Ho’oleilana: más cerca del Big Bang, del origen del Universo
Ilustración de la burbuja de galaxias de mil millones de años luz de ancho llamada Hoʻoleilana.
La investigación astronómica no deja de dar alegrías en los últimos meses, y en ‘El Asombrario’ nos gusta contarlo. Una de las últimas novedades se difundió a finales de 2023. El equipo científico del investigador Brent Tully, adscrito al Instituto de Astronomía de Hawái (en Manoa, EE UU), ha localizado una inmensa burbuja de galaxias a 820 millones de años luz de la Tierra. El hallazgo se considera un “remanente fósil del nacimiento del Universo” y supone un importantísimo paso adelante en el conocimiento del origen del Universo, del Big Bang. “Sus descubridores le han dado el nombre de Ho’oleilana, un término extraído del Kumulipo, un canto de creación hawaiano”, han confirmado desde el grupo experimental al que pertenecen dichos especialistas.
Este descubrimiento fue difundido en otoño en la revista científica The Astrophysical Journal –bajo el nombre de Ho’oleilana: An individual bayron Acoustic oscillation?’–. La publicación es editada por la Sociedad Astronómica Estadounidense, una entidad cuyo objetivo principal es desarrollar y divulgar la astrofísica, algo que se ha observado con la aparición de la investigación de Tully y su equipo, que ha supuesto un nuevo avance en el conocimiento galáctico. No en vano, “las estructuras masivas descubiertas en Hawái son predichas por la teoría del Big Bang, como resultado de ondas tridimensionales encontradas en el material del Universo temprano, conocidas como Oscilaciones Acústicas Bariónicas (BAO)”, señalan los especialistas. Se trata de un hallazgo que “no buscábamos”, enfatiza el cabeza visible del grupo.
La estructura descrita “es tan grande que se extiende hasta los bordes del sector del cielo que estábamos analizando”, añaden desde el Instituto de Astronomía hawaiano. “Como aumento de la densidad de las galaxias, es una característica mucho más fuerte de lo que inicialmente esperábamos”. No en vano, el diámetro de 1.000 millones de años luz “supera las expectativas teóricas”. Además, si su formación y evolución están de acuerdo con la teoría, “este BAO está más cerca de lo previsto, lo que implica un alto valor para la tasa de expansión del Universo”, subrayan los involucrados en el descubrimiento.
“Se cree que estructuras masivas como Ho’oleilana se formaron debido a pequeñas fluctuaciones en el océano de materia caliente, densa y uniforme que existía al principio de los tiempos”, explica la divulgadora Erika Montejo en National Geographic. “Estas fluctuaciones de densidad crecieron a medida que el Universo experimentaba un rápido desarrollo, lo que llamamos el Big Bang. Estas ondas también jugaron un papel importante en la formación de estructuras cósmicas y en la distribución de las galaxias”.
Un método conocido
Estamos, por tanto, ante un hallazgo de primer orden. Pero, ¿cómo se ha conseguido alcanzar dicho descubrimiento? Se han utilizado datos de Cosmicflows–4, que se alza como “la mayor recopilación de distancias precisas a las galaxias existente hasta la fecha”. La misma también se impulsó por el equipo de Brent Tully en otoño de 2022, e incluye 55.877 unidades galácticas.
Empleando el catálogo Cosmicflows–4, estos investigadores también tuvieron la oportunidad de observar “una capa esférica completa de galaxias, identificar su centro y demostrar que hay una mejora estadística en la densidad galáctica en todas las direcciones desde el punto central”, explican desde Europa Press. “Es la recopilación más grande de distancias precisas a las galaxias. Usando esta información, encontraron una gigantesca estructura en forma de burbuja”, añade Erika Montejo, de National Geographic.
Por tanto, el mencionado instrumento ha facilitado a los investigadores conocer la burbuja de galaxias analizada. Así, los responsables de esta investigación piensan que puede ser “la primera vez que los astrónomos identifican una estructura individual asociada con una BAO”. De hecho, “el descubrimiento podría ayudar a reforzar el conocimiento de los científicos sobre los efectos de la evolución galáctica”.
Un gran impacto
Sin embargo, se debe poner en contexto este avance científico y, así, poder comprender su relevancia. De acuerdo a la teoría del Big Bang, en sus 400.000 años iniciales, “el Universo era un caldero de plasma caliente similar al interior del Sol”. A lo largo de este periodo inicial, “las regiones con una densidad ligeramente mayor comenzaron a colapsar debido a la gravedad, incluso cuando el intenso baño de radiación intentaba separar la materia”, explicaban los investigadores. “Esta lucha entre la gravedad y la radiación hizo que el plasma oscilara u ondulara, extendiéndose hacia afuera”.
En este sentido, “las ondas más grandes en el Universo primitivo dependían de la distancia que podía viajar una onda sonora. Esta longitud, determinada por la velocidad del sonido en el plasma, era de casi 500 millones de años luz, y se arregló una vez que el Universo se enfrió y dejó de ser plasma, dejando vastas ondas tridimensionales”, aseguran desde el mencionado grupo de investigación estadounidense. Estas ondas se acabaron congelando, formando una estructura similar a una burbuja, mientras a su alrededor se generaban cúmulos de galaxias. Y, en este contexto, se ha de entender la aparición de Ho’oleilana. Por ello, el hallazgo de esta estructura es muy relevante, ya que los patrones en la distribución galáctica “podrían revelar las propiedades de estos antiguos mensajeros”.
Mapeo de la burbuja de galaxias Ho’oleilana.
Así, “mapear Ho’oleilana en tres dimensiones nos ayuda a comprender su contenido y su relación con el entorno”, asegura el científico Daniel Pomarède, otro de los miembros del equipo de Brent Tully y uno de los tres coautores de la investigación. “Construir este mapa fue un proceso sorprendente”, ya que “nos permitió ver la estructura de caparazón gigante de Ho’oleilana, que está compuesta de elementos que fueron identificados en el pasado como algunas de las mayores estructuras del Universo”. Pomarède definió esta burbuja galáctica como una “cáscara esférica con un corazón”, cuyo centro corresponde al supercúmulo de galaxias de Bouvier, que, a su vez, se encuentra rodeado de un gran vacío y envuelto por otros supercúmulos y filamentos galácticos”. Por eso subrayar que nos encontramos, en consecuencia, ante un avance científico de primer orden.
Además, las pruebas con simulaciones han demostrado que la “estructura con caparazón identificada como la mencionada burbuja de galaxias tiene menos del 1% de probabilidad de ser un accidente estadístico”, confirman los astrofísicos involucrados en la investigación. El cuerpo galáctico presenta “las propiedades de una oscilación acústica bariónica teóricamente anticipada, incluida la prominencia en su centro de un rico supercúmulo”. Sin embargo, “destaca con más fuerza de lo esperado”.
La referida burbuja de galaxias “está formada por estructuras previamente conocidas, que son algunas de las disposiciones de materia más grandes del Universo, comprendiendo varios supercúmulos galácticos, cada uno de los cuales contiene 10 cúmulos y abarca 200 millones de años luz”, confirmaba Brent Tully. De hecho, Ho’oleilana abarca muchas estructuras conocidas, encontradas previamente por astrónomos, como la Gran Muralla Harvard/Smithsonian que contiene el Cúmulo de Coma, el de Hércules y la Gran Muralla de Sloan, mientras que el supercúmulo de Boötes reside en su centro. El Vacío de Boötes –una enorme región esférica despejada– también se encuentra dentro de Ho’oleilana”.
Como consecuencia, esta burbuja galáctica es “ligeramente más grande de lo previsto, a partir de la teoría del modelo estándar de cosmología”, confirman los investigadores. Sin embargo, “el tamaño concuerda con las observaciones de la tasa de expansión local del Universo y de los flujos galácticos a gran escala”. En cualquier caso, esta estructura ya fue mencionada en 2016, identificándose como “la más destacada entre varias estructuras similares observadas en el Sloan Digital Sky Survey”, indica Erika Montejo, de National Geographic. Pero en aquel trabajo “no se había revelado cuán grande era realmente ni se había llegado a la conclusión de que se trataba de una oscilación acústica bariónica (BAO)”. Así, las novedades de Ho’oleilana han supuesto un paso adelante en el conocimiento del origen del Universo.
En este sentido, y como mencionaba Brent Tully, “el descubrimiento podría ayudar a reforzar el conocimiento de los científicos sobre los efectos de la evolución de las galaxias”. Una opinión que es compartida por Cullan Howlett, adscrito a la Universidad de Queensland y el tercero de los coautores de la investigación. “La ventaja de este descubrimiento es que nos da una imagen más clara de la tasa de expansión del Universo. Nuestro análisis sugiere que, debido a que esta burbuja es más grande de lo esperado, el Universo se ha expandido más de lo previsto originalmente”. Al fin y al cabo, y como señaló el astrofísico Carl Sagan, “en algún lugar, algo increíble está esperando a ser descubierto”.
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