NeoFronteras

Al parecer hay hipercúmulos de galaxias

Área: Espacio — Martes, 28 de Junio de 2011

Un estudio parece señalar la existencia de estructuras aún más grandes que los supercúmulos, lo que pondrían en aprietos a los modelos cosmológicos si se confirma.

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Predicción de modelo cosmológico sobre la estructura a gran escala de un trozo de universo. Fuente: Virgo Consortium.

Si miramos al fondo cósmico de radiación vemos (literalmente) que el Universo, cuando tenía casi 400.000 años de edad, contenía solamente pequeñas variaciones de densidad. Si hubiera sido perfectamente homogéneo ahora sólo habría una sopa de partículas equidistantes, pero esas inhomogeneidades permitieron a la gravedad jugar su papel y entonces se formaron galaxias y cúmulos de galaxias.
Los modelos cosmológicos y las observaciones nos dicen que esos cúmulos y supercúmulos forman hilos y agregados que se extienden por todo el Universo con grandes huecos en los que no hay nada. Si a algo se parece la estructura a gran escala del Universo es a la espuma que se forma en una jarra de cerveza.
Al igual que las grandes regiones en blanco de los mapas del siglo XIX hay muchas regiones del universo visible que no sabemos cómo son. Principalmente esto se debe a que todavía no nos ha dado tiempo explorarlo con nuestros telescopios y a que nos llega muy poca luz de los objetos lejanos. Además no nos basta con saber que hay un puntito de luz en algún lugar del cielo que corresponde a un lejano cúmulo de galaxias, sino que necesitamos calcular su distancia, o su corrimiento al rojo, para ubicarlo en un contexto tridimensional. Para eso necesitamos tomar espectros de esos objetos.
Básicamente estamos en el centro del universo visible. Tiene forma de esfera y es tan peculiar o especial como cualquier otro universo visible que pueda ser observado en cualquier otro punto del Universo. El universo visible es simplemente la parte del universo que podemos ver, que a nosotros nos ha dado tiempo ver.
Cuanto más lejos miremos más nos remontaremos en el tiempo. No podemos ver más allá de cierto punto porque la luz procedente de zonas más alejadas aún no ha tenido tiempo de alcanzarnos, de ahí lo de universo “visible”. La parte más alejada de nosotros, y que forma el borde del universo visible (la superficie de esa esfera), está constituida por el fondo cósmico de radiación, que corresponde a cuando el Universo se hizo transparente por primera vez, justo 370.000 años después del Big Bang.
Los siguientes objetos más alejados son los quasares, que son centros de galaxias activas, tan brillantes que los podemos ver desde nuestra alejada posición. Tiene que haber muchas más galaxias entre todos ellos, pero no contamos con telescopios lo suficientemente potentes para verlas. Las imágenes Deep Field del Hubble nos han mostrado que hay esas galaxias y que son muchas.
Las galaxias relativamente cercanas las podemos estudiar con la actual tecnología e incluso tratar de recomponer un mapa 3D de esa parte del universo visible. La Vía láctea nos oculta casi todo lo que hay detrás de ella, así que sabemos muy poco de esa parte del universo visible que justo está detrás. De todos modos, de momento contamos sólo con un par de “porciones de tarta” o “quesitos” cuyas puntas están situadas en la Tierra. El resto, como los espacios en blanco de los antiguos mapas africanos, todavía no ha sido explorado, pero se está haciendo poco a poco. Es de suponer que tengamos un buen mapa del universo visible cercano algún día (salvo por la parte tapada por la Vía Láctea). De eso se encargan varios grupos de astrónomos, que toman espectros de miles y miles de galaxias y reconstruyendo esa “espuma” que constituye la estructura a gran escala del Universo. Este mapa mundo del universo visible es importante porque permite comprobar si nuestros modelos cosmológicos son correctos o no.
Los modelos cosmológicos predicen que las estructuras no pueden ser mayores que los supercumulos. Los bloques constitutivos del Universo tendrían sólo unos cuantos cientos de millones de años luz y más allá de esta escala el Universo sería completamente homogéneo. Si queremos aplicar la Relatividad General de manera sencilla tenemos que admitir el principio cosmológico que dice que el Universo es homogéneo e isótropo.
Todo parecía ir más o menos bien hasta ahora, pero un estudio dice que habría hipercúmuos de galaxias mayores a ese tamaño antes mencionado. Shaun Thomas, de University College London, y sus colaboradores han encontrado agregados de galaxias de 3000 millones de años luz de tamaño. Además estos hipercúmulos estarían bien definidos, con sólo un 1% de variación en la densidad. El resultado desafiaría los modelos cosmológicos actuales.
Estas estructuras las han encontrado en el catálogo de de Sloan Digital Sky Survey. Los datos que tenían eran 2D, pero basándose en el color de las galaxias, que sería un reflejo de su corrimiento al rojo, han conseguido levantar un mapa 3D de 700.000 objetos de un cuadrante del cielo. Este mapa reveló esas hiperestructuras.
Lo difícil es explicar la aparición de esos hipercúmulos, quizás la energía oscura no sea homogénea y haya áreas en donde sea más débil, lo que permitiría una expansión menor en esas regiones y permitiría operar a la gravedad de manera más intensa. Otra alternativa sería que las teorías gravitatorias con las que contamos no describieran apropiadamente el Universo a esas escalas, aunque esto es difícil de asumir.
Puede que simplemente todo sea una consecuencias del error de las medidas, que en estos casos suele ser grande. Para solventar esto se necesitaría tomar espectros reales en lugar de fijarse sólo en el color.
Hay algún investigador que cree incluso que la estructura del Universo podría ser fractal y que parezca tener la misma estructura a cualquier escala a la que se vea. Aunque hay pocas pruebas de este punto hasta el momento.
Obviamente necesitamos completar ese mapa tridimensional de universo visible, rellenar esas zonas en blanco, y los proyectos que ya hay en marcha ayudarán.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3539

Fuentes y referencias:
Mapa del universo visible en 3D (vídeo).
Artículo en ArXiv.
Artículo original.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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5 Comentarios

  1. Hector04:

    que alguien aclare,la tecnica para inferir una espectroscopia basado en el color de una estrella es suficiente para hacer una buena analogia?, existe correlación?, una buena idea de espectroscopias verdaderas, ahora puedo estar equivocado pero deduzco que la correlación que existe entre el color(mezcla de frecuencias) y la longitud de onda de un determinado patron para medir el corrimiento al rojo, es una extrapolación que puede ser un simple juego para un softwere de hoy en día, pero el analisis de la extrapolación me deja las dudas.
    Por otro lado, el tamaño de las maximas estructuras esta basado en la velocidad de la luz durante el big bang, la cual no se ha demostrado constante aun, asi que puede ser posible.

  2. NeoFronteras:

    Existe una correlación entre color y corrimiento al rojo, pero la precisión no es de, ni de lejos, tan buena como la que se obtiene de una espectro verdadero.
    Cuando no se tiene otra cosa se usa el color o simplemente se toman fotos con distintos filtros de determinadas gamas estrechas de frecuencias para así reconstruir un espectro a groso modo.
    Los astrónomos están acostumbrado a trabajar con grandes barras de error.

    En cuanto a que la velocidad de la luz no se haya demostrado que sea constante… En la actualidad los experimentos dicen que sí. Justo después del Big Bang no hay pruebas de lo contrario. Hay alguna teoría que sostiene que la velocidad de la luz fue mucho mayor durante el Big Bang, pero no hay pruebas que la apoyen.

  3. JavierL:

    Estimado Neo, si me permites hay una pregunta sobre la expansión del universo que me intriga (es sobre si la expansión se acelera o desacelera).

    Si mientras mas lejos esta un galaxia mas atrás la vemos en el tiempo.

    y decimos que la expansión del universo esta acelerándose porque calculamos el corrimiento al rojo y detectamos que mientras mas lejanas esta una galaxia mas rápido se aleja de nosotros.

    ¿se toma en cuenta que si vemos hacia el pasado y que si la expansión estuviera disminuyendo, cada galaxia se vería moverse mas rápido, puesto que la estamos viendo como era antes, y antes debía moverse mas rápido en un universo donde la expansión se estuviera desacelerando?

    ¿si la expansión se acelera, no deberían verse mover mas lento las galaxias mientras mas lejos estén, pues estamos viendo hacia el pasado y en el pasado se moverían mas lento?

  4. NeoFronteras:

    Apreciado JavierL:
    Conceptualmente es casi lo mismo que ver la diferencia entre velocidad y aceleración. Lo que se mide es una desviación sobre la ley he Hubble que es una aproximación lineal (una velocidad constante).
    La aceleración de la expansión, usando supernovas de tipo Ia, sólo se ha medido en el universo visible cercano, no se ha medido para el universo visible lejano. Se cree que la energía oscura debió de ser más débil en el pasado que en el presente ya que la densidad de materia era mayor y el espacio menor, por tanto ganaba la gravedad. Luego, según se fue creando más espacio, la energía oscura (vista como una constante cosmológica) fue ganando sobre la gravedad. Por consiguiente hubo un punto de inflexión en el pasado.
    Se espera que en algún momento se pueda medir este mismo efecto más lejos y ver esa inflexión. Así que si viéramos más lejos veríamos como el Universo desaceleraba. Naturalmente vemos el pasado, lo que pasó a esas galaxias tan lejanas, pero “ahora” ellas también sufrirán los efectos de la expansión acelerada.

  5. JavierL:

    Muchas Gracias por la información estimado Neo

    En ese caso, ni siquiera sabemos si hay una expansión acelerada en el universo o si solo es en una burbuja cercana a nosotros, quizás el universo a lo global lo que hace es reducir la expansión y nosotros no tenemos datos para saberlo.

    Imagino que las supernovas tipo 1a no nos permiten hacer medidas en el universo lejano, si no ya estuviéramos haciéndolo ¿verdad?

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