Los astrónomos descubren lo que podría ser la estructura más grande conocida en el universo cuya huella se observa en la radiación de fondo cósmico de microondas, o CMB = Cosmic Microwave Background)
En el 2004, al examinar los astrónomos un mapa de la radiación remanente del Big Bang (el fondo cósmico de microondas descubrieron un sector frío, una zona en el cielo inusualmente fría, mayor a lo esperado. La física que involucra la teoría del Big Bang predice lugares más cálidos y más fríos, de distintos tamaños, en el universo primitivo, pero un lugar tan grande y tan frío resultó inesperado.
Ahora un equipo de astrónomos liderado por el Dr. István Szapudi del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa puede haber encontrado una explicación para la existencia de este sector frío, que Szapudi dice puede ser «la mayor estructura individual que haya identificado la humanidad».
La zona de este sector frío reside en la constelación de Eridanus en el hemisferio sur galáctico. Las inserciones muestran el entorno de este sector anómalo del cielo tal como fue mapeado por el equipo de Szapudi usando el PS1 y datos de WISE, y como se observa en los datos de temperatura de fondo de microondas cósmicas tomados por el satélite Planck. El diámetro angular de la gran supervacío alineado con el punto frío, que supera los 30 grados, está marcado por los óvalos blancos. Gráficos por Gergo Kránicz. Crédito de la imagen: Colaboración ESA-PlanckSi el punto frío se originó en el propio Big Bang, podría ser un raro signo de una física exótica no explicada por la cosmología estándar (básicamente, la teoría del Big Bang y la física relacionada). Sí, en cambio, es causada por una estructura ubicada entre nosotros y el Fondo Cósmico de Microondas, sería una indicación de que allí hay una estructura de gran escala extremadamente rara en la distribución de la masa del universo.
Utilizando datos de Pan-STARRS1 de Hawai (PS1) telescopio ubicado en Haleakala, Maui, y el satélite Wide Field Survey Explorer (WISE) de la NASA, el equipo de Szapudi descubrió una gran supervacío, una vasta región 1.800.000.000 de años luz de diámetro, en el que la densidad de galaxias es mucho menor de lo habitual en el universo conocido. Este vacío fue encontrado combinando las observaciones tomadas por el PS1 en longitudes de onda ópticas con las observaciones tomadas por el WISE en longitudes de onda infrarrojas para estimar la distancia a y la posición de cada galaxia en esa parte del cielo.
Los estudios anteriores, realizados también en Hawai, observaron un área mucho más pequeña en dirección del punto frío, pero podrían determinar únicamente que hay una estructura muy distante que está en esa parte del cielo. Paradójicamente, identificar grandes estructuras en las inmediaciones es más difícil que encontrar las lejanas, ya que debemos mapear mayores porciones del cielo para ver las estructuras más cercanas. Los grandes mapas del cielo en tres dimensiones creados a partir del PS1 y el WISE por el Dr. András Kovács (Universidad Eötvös Loránd, Budapest, Hungría) eran, pues, esenciales para este estudio. El supervacío está a sólo alrededor de 3 mil millones de años luz de distancia de nosotros, una distancia relativamente corta en el esquema cósmico de las cosas.
Imagine que hay un enorme vacío con muy poca materia entre usted (el observador) y el CMB. Ahora, piense en el vacío como si fuese una colina. A medida que la luz entra en el vacío, debe subir esta colina. Si el universo no estuviese experimentando una expansión acelerada, entonces el vacío no se desarrollaría de manera significativa, y la luz descendería la colina y recuperaría la energía que perdió a medida que sale del vacío. Pero con la expansión acelerada, la colina se estira de manera mensurable cuando la luz viaja sobre ella. Para el momento en que la luz desciende la colina, la colina se ha vuelto más plana que cuando la luz entró a ella, por lo cual la luz no puede recoger toda la energía que perdió al entrar en el vacío. La luz sale del vacío con menos energía, y por lo tanto con una mayor longitud de onda, que corresponde a una temperatura más fría.
El paso a través de un supervacío puede llevar millones de años, incluso a la velocidad de la luz, por lo que este efecto mensurable, conocido como Efecto Integrado Sachs-Wolfe (SIA), podría proporcionar la primera explicación de una de las anomalías más significativas que se encontraron hoy en el CMB, primero por un satélite de la NASA llamado Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), y más recientemente, por Planck, un satélite lanzado por la Agencia Espacial Europea.
Si bien la existencia del supervacío y su efecto esperado en el CMB no explican totalmente el sector frío, es muy poco probable que el supervacío y el sector frío en el mismo lugar sean una coincidencia. El equipo continuará su trabajo a partir de datos mejoradas del PS1 y desde el Dark Energy Survey, que se está llevando a cabo con un telescopio en Chile para estudiar el sector y el supervacío frío, así como otro gran vacío situado cerca de la constelación de Draco.
El estudio se publicó en línea en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society por la Oxford University Press. Además de Szapudi y Kovács, los investigadores que contribuyeron a este estudio son el alumno Benjamin Granett de UH Manoa (ahora en el Instituto Nacional de Astrofísica, Italia), Zsolt Frei (Eötvös Loránd) y Joseph Silk (Johns Hopkins).
Fundado en 1967, el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa lleva a cabo investigaciones en galaxias, cosmología, las estrellas, los planetas y el Sol. Su Facultad y el personal también participan en la enseñanza de astronomía, las misiones de espacio profundo, y en el desarrollo y gestión de los observatorios de Haleakala y Maunakea. El Instituto opera instalaciones en las islas de Oahu, Maui y Hawaii.
Fuente: Institute for Astronomy. Aportado por Eduardo J. Carletti
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