Se ha descubierto una superestructura intergaláctica en forma de anillo de galaxias y cúmulos de galaxias, tan grande que desafía toda explicación. Se trata de una estructura que vive tan profundamente en el universo que la vemos tal como era hace unos 9.200 millones de años.
La enorme superestructura, apodada el «Gran Anillo», se extiende por 1.300 millones de años luz de diámetro y tiene una circunferencia de unos 4.000 millones de años luz. También está cerca de otra inmensa superestructura, la «Arco gigante en el cielo«, que en realidad es aún más grande, con un diámetro de 3.300 millones de años luz. El Arco Gigante se encuentra a una distancia similar a la nuestra en la constelación de botas, el pastor. Desgraciadamente, estas superestructuras son demasiado débiles para ser vistas con un telescopio doméstico.
De hecho, ambas superestructuras fueron descubiertas en observaciones realizadas por el telescopio de 2,5 metros del Sloan Digital Sky Survey en Apache Point en Nuevo México, Estados Unidos, por Alexia López. Curiosamente, López, Ph.D. Un estudiante de la Universidad de Central Lancashire en el Reino Unido, detectó galaxias en estas superestructuras no porque sean brillantes, sino porque absorben parte de la luz que emana de lugares más distantes. cuásares. Los cuásares son los interiores extremadamente luminosos de galaxias activas; Están impulsados por agujeros negros supermasivos.
«La identificación de dos estructuras ultragrandes extraordinarias en una configuración tan cercana plantea la posibilidad de que juntas formen un sistema cosmológico aún más extraordinario», dijo López en un declaración.
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El Gran Anillo en realidad ni siquiera es un anillo: está enrollado como si fuera un slinky. Además, lo vemos de frente.
Aún así, el problema con el Gran Anillo y el Arco Gigante (y otras superestructuras similares, en realidad) es que desafían la teoría cosmológica.
Según la teoría, todas las estructuras del universo se remontan a lo que se conoce como fondo cósmico de microondas (CMB), la llamada «bola de fuego del Big Bang» que los científicos observan llenando el universo. Durante los primeros 300.000 años de historia cósmica, el universo era un mar de plasma denso, es decir, núcleos atómicos y electrones libres. Las ondas chocaban a través de este plasma, con la materia amontonándose en los picos y volviéndose más escasa en los valles. Los científicos llaman a estas ondas oscilaciones acústicas bariónicas o BAO.
Sin embargo, después de esos 300.000 años, la temperatura del universo se enfrió lo suficiente como para permitir que los núcleos atómicos absorbieran la mayoría de los electrones y formaran átomos completos. Se podría decir que el océano de plasma cósmico «se secó»; Los cosmólogos la llaman la «época de la recombinación». Sin el electrones Gracias a que los fotones se dispersaban constantemente, la luz pudo por primera vez atravesar el universo sin obstáculos. Esto es lo que detectamos como CMB.
El CMB está moteado con sutiles variaciones de temperatura que corresponden a regiones de mayor y menor densidad. Esta es la huella de las últimas ondas acústicas que atravesaron el plasma antes de la época de la recombinación. Los picos de las ondas marcan lo que hoy describimos como la «red cósmica de materia», y fue en estos picos donde las galaxias y los cúmulos de galaxias comenzaron a formarse.
«Una posibilidad es que el Gran Anillo esté relacionado con oscilaciones acústicas bariónicas», dice López. «[These] surgen de oscilaciones en el universo primitivo y hoy deberían aparecer, al menos estadísticamente, como capas esféricas en la disposición de las galaxias. Sin embargo, un análisis detallado del Gran Anillo reveló que no es realmente compatible con la explicación de BAO: el Gran Anillo es demasiado grande y no es esférico».
La teoría cosmológica sugiere que las estructuras más grandes (en forma de cadenas de galaxias y cúmulos de galaxias) que podrían formar los BAO deberían tener, como máximo, 1.200 millones de años luz de longitud. Sin embargo, la circunferencia del Gran Anillo y la longitud del Arco Gigante eclipsan esta limitación. Para poner en contexto cuán inmensas son estas superestructuras, el Arco Gigante tiene una quinceava parte del radio de todo el universo visible.
También hay otras superestructuras enormes en el universo, como la Gran Muralla Sloan, que tiene 1.370 millones de años luz de diámetro y aproximadamente a mil millones de años luz de nosotros. El Muro del Polo Sur de galaxias es una estructura descubierta más recientemente; tiene 1.400 millones de años luz de longitud. Luego está el Clowes-Campusana LQG (el co-descubridor Roger Clowes también es asesor de doctorado de López), que es un enorme grupo de cuásares repartidos a lo largo de dos mil millones de años luz. Vemos estos antiguos quásares tal como eran hace unos 9.500 millones de años.
El supercúmulo de Laniakea, del que forma parte la Vía Láctea, es pequeño en comparación, con sólo 520 millones de años luz de diámetro.
También hay indicios de estructuras aún más grandes; el «flujo oscuro» representa el movimiento aparente de muchas galaxias en el universo visible. Este movimiento parece fluir en una dirección preferida, como si algo sobre el horizonte cósmico estuviera atrayendo a las galaxias en una dirección. Sin embargo, la solidez de la evidencia del flujo oscuro es controvertida y algunos astrónomos cuestionan su existencia en general.
Sin embargo, estas superestructuras son tan grandes que no sólo es difícil entender cómo se formaron, sino que también es difícil decodificar cómo rompen el Principio Cosmológico, un principio central del Modelo Estándar de Cosmología. Este principio establece que, a gran escala, la distribución de la materia en el universo debe ser uniforme y que ninguna región debe verse sustancialmente diferente de otra. Pero claramente destacan las superestructuras, en particular el Gran Anillo y el Arco Gigante.
«Ninguna de estas dos estructuras ultragrandes es fácil de explicar en nuestra comprensión actual del universo», dijo López. «Y sus tamaños ultragrandes, sus formas distintivas y su proximidad cosmológica seguramente deben decirnos algo importante, pero ¿qué exactamente?»
Una posibilidad es que las estructuras estén insinuando formas exóticas de la física actualmente conocida, o tal vez incluso nueva física. Por ejemplo el premio Nobel Señor Roger Penroseprofesor emérito de la Universidad de Oxford, ha sugerido un modelo llamado Cosmología cíclica conforme para describir un universo cíclico. Según este modelo, la evidencia de ondas gravitacionales de eones anteriores del universo podría manifestarse como estructuras gigantes en forma de anillo en el CMB. El modelo de Penrose no ha demostrado ser popular entre los cosmólogos, pero ¿podrían el Gran Anillo y el Arco Gigante darle una oportunidad digna?
Otra posibilidad es que las superestructuras sean evidencia de cuerdas cósmicas, que son hipotéticos defectos unidimensionales en el espacio-tiempo que se cree que se formaron durante el Big Bang. Las cuerdas cósmicas podrían extenderse potencialmente a lo largo de miles de millones de años luz y, sin embargo, ser más estrechas que el ancho de un protón. Se ha sugerido que si existen cuerdas cósmicas, podrían afectar la agrupación de materia.
«El Gran Anillo y el Arco Gigante, tanto individualmente como juntos, nos brindan un gran misterio cosmológico mientras trabajamos para comprender el universo y su desarrollo», concluyó López.
López presentó los hallazgos en la 243a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.
