Se cree que el descubrimiento liderado por la Universidad de Hawai de una inmensa burbuja a 820 millones de años luz de la Tierra es un remanente fósil del nacimiento del universo. El astrónomo Brent Tully del Instituto de Astronomía de la UH y su equipo encontraron inesperadamente la burbuja dentro de una red de galaxias. La entidad recibió el nombre de Hoʻoleilana, un término extraído del Kumulipo, un canto de creación hawaiano que evoca el origen de la estructura.
Los nuevos hallazgos, publicados en The Astrophysical Journal, mencionan que estas estructuras masivas 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).
“No lo buscábamos. Es tan grande que se extiende hasta los bordes del sector del cielo que estábamos analizando”, explicó Tully. “Como aumento de la densidad de las galaxias, es una característica mucho más fuerte de lo esperado. El gran diámetro de mil millones de años luz supera las expectativas teóricas. 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”.
Los astrónomos localizaron la burbuja utilizando datos de Cosmicflows-4, que es hasta la fecha la mayor recopilación de distancias precisas a las galaxias. Tully coeditó el catálogo excepcional en el otoño de 2022. Su equipo de investigadores cree que esta puede ser la primera vez que los astrónomos identifican una estructura individual asociada con un BAO. El descubrimiento podría ayudar a reforzar el conocimiento de los científicos sobre los efectos de la evolución de las galaxias.
Enormes burbujas de materia
En la bien establecida teoría del Big Bang, durante los primeros 400.000 años, el universo es un caldero de plasma caliente similar al interior del sol. Dentro de un plasma, los electrones estaban separados de los núcleos atómicos. Durante este período, las regiones con una densidad ligeramente mayor comenzaron a colapsar bajo la gravedad, incluso cuando el intenso baño de radiación intentaba separar la materia. Esta lucha entre la gravedad y la radiación hizo que el plasma oscilara u ondulara y se extendiera hacia afuera.
Las ondas más grandes en el universo primitivo dependían de la distancia que podía viajar una onda sonora. Esta distancia, 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. A lo largo de los eones, las galaxias se formaron en los picos de densidad, en enormes estructuras parecidas a burbujas. Los patrones en la distribución de las galaxias, adecuadamente discernidos, podrían revelar las propiedades de estos antiguos mensajeros.
“Soy el cartógrafo del grupo, y mapear Hoʻoleilana en tres dimensiones nos ayuda a comprender su contenido y su relación con su entorno”, dijo el investigador Daniel Pomarede de la Universidad CEA Paris-Saclay en Francia. “Fue un proceso sorprendente construir este mapa y ver cómo la estructura de caparazón gigante de Hoʻoleilana está compuesta de elementos que fueron identificados en el pasado como algunas de las estructuras más grandes del universo”.
Este mismo equipo de investigadores también identificó el supercúmulo Laniākea en 2014. Esa estructura, que incluye la Vía Láctea, es pequeña en comparación. Con un diámetro de unos 500 millones de años luz, Laniākea se extiende hasta el borde cercano de esta burbuja mucho más grande.
Descubriendo un solo BAO
El equipo de Tully descubrió que Hoʻoleilana había sido señalada en un artículo de investigación de 2016 como la más prominente de varias estructuras en forma de concha vistas en el Sloan Digital Sky Survey. Sin embargo, el trabajo anterior no reveló la extensión total de la estructura y el equipo no concluyó que habían encontrado un BAO.
Utilizando el catálogo Cosmicflows-4, los investigadores pudieron ver una capa esférica completa de galaxias, identificar su centro y mostrar que hay una mejora estadística en la densidad de galaxias en todas las direcciones desde ese centro. Hoʻoleilana abarca muchas estructuras conocidas encontradas previamente por astrónomos, como la Gran Muralla Harvard/Smithsonian que contiene el Cúmulo de Coma, el Cúmulo de Hércules y la Gran Muralla Sloan. El supercúmulo de Boötes reside en su centro. El histórico Boötes Void, una enorme región esférica vacía, se encuentra dentro de Hoʻoleilana.
Las implicaciones de Hoʻoleilana
Las pruebas con simulaciones han demostrado que la estructura del caparazón identificada como Hoʻoleilana tiene menos del 1% de probabilidad de ser un accidente estadístico. Hoʻoleilana tiene 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.
En detalle, Hoʻoleilana es ligeramente más grande de lo previsto a partir de la teoría del modelo estándar de cosmología y de lo que se ha encontrado en estudios estadísticos previos por pares de separaciones de galaxias. El tamaño concuerda con las observaciones de la tasa de expansión local del universo y de los flujos de galaxias a gran escala, que también sugieren problemas sutiles con el modelo estándar.
Con información de The Astrophysical Journal
