Un nuevo estudio basado en datos obtenidos por los satélites de XMM-Newton de la ESAChandra de la NASA y los observatorios de rayos X ROSAT sugiere que la expansión del Universo podría no estar produciéndose como los científicos habían asumido hasta el momento.

Todo empezó cuando Konstantinos Migkas, astrónomo y astrofísico de la Universidad de Bonn y su supervisor, Thomas Reiprich, se propusieron constatar un nuevo método que permitiera a los estudiosos del Universo corroborar la llamada hipótesis de la isotropía. Según esta hipótesis, el Universo tiene, a pesar de algunas diferencias locales, a gran escala, las mismas propiedades en cada dirección.

Ampliamente aceptada, la hipótesis de la isotropía parecía respaldada por las observaciones del llamado fondo cósmico de microondas -CMB-. Remanente directo del Big Bang, el CMB refleja el estado del Universo en su infancia, cuando este contaba con tan solo 380.000 años de edad. 

Y así, la distribución uniforme del CMB en el cielo, sugiere que durante sus primeros días, el Universo debió haberse expandido rápidamente y al mismo ritmo en todas las direcciones. En el Universo de hoy, sin embargo, esto ya no puede ser cierto.

Universo

“Junto con colegas de la Universidad de Bonn y la Universidad de Harvard, observamos el comportamiento de más de 800 cúmulos de galaxias en el Universo actual”, explica Konstantinos. “Si la hipótesis de la isotropía fuera correcta, las propiedades de estos grupos de galaxias habrían de ser uniformes en todo el cielo. Pero en realidad observamos diferencias significativas, añade.

Los astrónomos se basaron en las mediciones de temperatura a partir de rayos X del gas extremadamente caliente que impregna los cúmulos de galáxias y compararon los datos con la intensidad del brillo de estos en el cielo. Los grupos de la misma temperatura y ubicados a una distancia similar deberían aparecer igualmente brillantes. Sin embargo eso no es lo que observaron los astrónomos.

“Vimos que los grupos con las mismas propiedades, con temperaturas similares, parecían ser menos brillantes de lo que esperaríamos en una dirección del cielo, y más brillantes de lo esperado en otra dirección”, explica Reiprich . “La diferencia fue bastante significativa, alrededor del 30%. Estas diferencias no son aleatorias, tienen un patrón claro según la dirección en la que observamos”.

Una pequeña parada técnica

Antes de desafiar el modelo cosmológico ampliamente aceptado que proporciona la base para estimar las distancias de los conglomerados, Konstantinos y sus colegas decidieron barajar primero otras posibles explicaciones.

¿Tal vez, podría haber nubes de gas o polvo no detectadas que oscurecen la vista y hacen que estos cúmulos en un área determinada parezcan más tenues? Los datos, sin embargo, no eran compatibles con este escenario.

En algunas regiones del espacio, la distribución de los cúmulos podría verse afectada por los flujos y movimientos masivos de materia a gran escala causados ​​por la atracción gravitacional de estructuras extremadamente masivas, como los cúmulos de galaxias más densos Esta hipótesis, sin embargo, también parece poco probable. Konstantinos agrega que: “los hallazgos tomaron al equipo por sorpresa”.

Repensando la expansión cósmica del Universo

Si el Universo es verdaderamente anisotrópico, aunque esto solo se cumpla en los últimos miles de millones de años, significaría un gran cambio de paradigma porque la dirección de cada objeto debería tenerse en cuenta cuando analizamos sus propiedades”, explica el investigador.

“Por ejemplo, hoy, estimamos la distancia de objetos muy distantes en el Universo aplicando un conjunto de parámetros y ecuaciones cosmológicas. Creemos que estos parámetros son los mismos en todas partes. Pero si nuestras conclusiones son correctas, este no sería el caso, y tendríamos que revisar todas nuestras conclusiones anteriores”.

“Este es un hallazgo enormemente fascinante”, comenta por su partw Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton en la ESA. “Estudios anteriores habían sugerido que el Universo actual podría no expandirse de manera uniforme en todas las direcciones, sin embargo estos resultados suponen la primera vez que se realiza una prueba de este tipo con cúmulos de galaxias en rayos X que alaban esta hipótesis”.

Euclides y la Energía Oscura

Los científicos especulan con que esta posible desigualdad en la expansión cósmica podría ser causada por la energía oscura, el componente misterioso del cosmos que representa alrededor del 69%, de su energía total. Hoy se sabe muy poco sobre la energía oscura, excepto que parece haber acelerado la expansión del Universo en los últimos miles de millones de años.

El próximo telescopio de la ESA, Euclides, diseñado para obtener imágenes de miles de millones de galaxias y analizar la expansión del cosmos, su aceleración y la naturaleza de la energía oscura, podría ayudar a resolver este misterio en el futuro.

“Los hallazgos son realmente interesantes, pero la muestra incluida en el estudio aún es relativamente pequeña para sacar conclusiones tan profundas”, comenta René Laureijs, científico del proyecto Euclides.

“Esto es lo mejor que se podría hacer con los datos disponibles, pero si tuviéramos que repensar realmente el modelo cosmológico ampliamente aceptado, necesitaríamos más datos”. Este precisamente el propósito del nuevo telescopio.

La nave espacial, que se lanzará en 2022, podría no solo encontrar evidencia de que la energía oscura realmente está “estirando” el Universo de manera desigual en diferentes direcciones, sino que también permitirá a los científicos recopilar más datos sobre las propiedades de una gran cantidad de cúmulos de galaxias, lo que podría respaldar o refutar los hallazgos actuales.

Muy pronto también se obtendrán más datos del instrumento de rayos X eROSITA , creado por el Instituto Max Planck de Física. El instrumento, a bordo del recientemente lanzado satélite ruso-alemán Spektr-RG, llevará a cabo el primer estudio de todo el cielo en rayos X de energía media, centrándose en el descubrimiento de decenas de miles de cúmulos de galaxias previamente desconocidos y centros galácticos activos.

Fuente: Héctor Rodríguez / National Geographic,

Artículo de referencia: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/expansion-universo-podria-no-ser-uniforme_15410,



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