La mayor estructura del Universo

1400 Mpcs Los detalles de los conceptos que vamos a ver a continuación me exceden en lo que conozco de física universitaria pero es una curiosidad astronómica que vale la pena contarlo y que a grandes rasgos no es difícil de entenderlo. Se trata de una estructura inmensa, gigantesca, descomunal recientemente descubierta en el Universo. Algo que las leyes y teorías indican que no debería existir pero está allí y ha puesto en tela de juicio mucho de lo que entendíamos acerca de la composición del cosmos. Bienvenidos. Cuando los astrónomos observan el universo desde un punto de vista macro, éste es uniforme. Quiere decir que las variaciones que existen son mínimas y que se puede entender como un continuo. El lugar donde estamos no es especial y lo que vemos a escala local de esa representación estará en cualquier otra parte donde miremos. La estructura de la que hablamos fue bautizada como Huge-LQG (LQG: Large Quantum Group) y está constituida por quasares que parecen están interconectados entre ellos formando un gran cluster (imagen que abre el post). El estudio buscó, identificó y luego mapeó en tres dimensiones los quasares para determinar si se organizan al azar o no y si se agrupan de qué forma lo hacen. Lo interesante de la estructura es que es incompatible con lo que se conocía del universo homogéneo a gran escala. Rompe el molde de lo preconcebido donde la homogeneidad era la regla. Ahora, ¿cuál es la escala a la que se espera uniformidad y cuándo vamos a esperar ver estructuras independientes? Si miramos el sistema solar y lo intentamos comparar con algo cercano no vamos a ver homogeneidad, podemos seguir así con las estrellas, las galaxias y los grupos locales y vamos a seguir viendo heterogeneidad. Pero cuando nos movemos a escalas mayores a 100Mpc (cien megaparsec, eqivalentes a 328 millones de años luz) las cosas comienzan a parecerse uniformes. Una analogía podría ser perfectamente una gran marcha o protesta. Si miramos desde cerca vamos a notar que una persona está más cerca que la otra y esa de la otra y así. A medida que nos movemos con nuestra visual hacia arriba (cual drone) vamos a indiferenciar esa distancia interpersonal y lo que vamos a notar es que hay grupos de personas con espacios mayores entre esos grupos pero si ascendemos lo suficiente con nuestro drone imaginario ya vamos a ver a toda la manifestación como una masa homogénea de gente. Eso sucede cuando observamos el universo pero tenemos que tener una perspectiva de más de 400Mpc, que es 130 veces la distancia a nuestra galaxia más cercana. A partir de esa escala, todo tiende a verse similares. Yadav et al. (2010) sugirieron esa “distancia”  (más de 400Mpc)  para la definición de homogeneidad basados en la dimensión fractal del universo.

Lo que el estudio de Clowes et al. (autores del descubrimiento) indica es que la distribución de quásares del universo no es aleatoria sino que es una gigantesca estructura que surca un tercio del universo conocido, 1280Mpc o lo que es lo mismo, una distancia de punta a punta de 4000 millones de años luz. El tamaño excede más de tres veces el límite superior propuesto por Yadav et al. megaparsecLo que aprecian en la imagen superior y en círculos negros son los 73 quásares distribuidos e interconectados. En cruces rojas son otra gran estructura previa de 34 quásares descubierta por parte de dos miembros del estudio (Clowes & Campusano, link a ese trabajo acá). Puede que esta estructura sea compatible con los principios cosmológicos si pensamos que su generación fue a partir de una fluctuación extrema en los primeros instantes del universo. Se sabe que las fluctuaciones cuánticas dieron origen a nosotros, los planetas, las estrellas, los sistemas solares, las galaxias y todo lo que conocemos como estructuras en sí. Tal vez una fluctuación cuántica extrema hizo que el universo evolucionara hasta desarrollar esa estructura de 4000 millones de años luz. Recientemente se encontró una estructura bautizada Sloan Great Wall, de alrededor de 430Mpc, o sea un cuarto de la estructura descrita pero dando soporte a la existencia de la inhomogeneidad a grandes escalas: Sloan great wall Es importante entender que este tipo de estructuras desafían los principios cosmológicos y por ende ser un error interpretativo por parte de los que escribieron el paper. ¿Es real? ¿Existe realmente o es una mera casualidad?

Estadística, críticas y contrincantes

Para responder las últimas preguntas los autores del trabajo sometieron a su estudio a test estadísticos extremadamente complejos y según los autores los pasó. No es una distribución que azarosa y forzadamente quedó alineada sino que es en realidad una estructura. Pero lo que les pasó a los autores es un clásico cuando uno escribe un paper tan llamativo, empezaron las críticas al método.

Un físico (Seshadri Nadathur) tomó los datos de los autores y realizó un estudio pormenorizado del Huge-LQG y anunció lo contrario de lo que los autores habían propuesto. Básicamente llegó a la conclusión que no había un agrupamiento (clustering) claro en la vecindad del Huge-LQG y que uno podía realizar múltiples configuraciones de agrupamientos, demostrando la aparente distribución azarosa de los quásares. Lo que hizo de distinto Nadathur fue no dejar afuera ningún quásar en la vecindad sino que los utilizó a todos en el estudio.  Posteriormente realizó estudios estadísticos numéricos sobre esa base de datos y encontró que con pequeños cambios en los parámetros de búsqueda de agrupamientos surgían gigantescos cambios en el Huge-LQG. No sólo eso sino que realizó más estudios generando 10000 regiones de igual tamaño que el Huge-LQG y llenándolas con quásares distribuidos al azar con las mismas posiciones estadísticas de los descubiertos hasta la fecha. La (no) sorpresa fue que los resultados estaban en concordancia con el estudio de Yadav et al. y que por tanto la supuesta megaestructura no representaba un peligro para el principio cosmológico de uniformidad. Pero eso no fue todo, Nadathur utilizó el mismo algoritmo con que Clowes et al. identificaron el Huge-LQG para correlacionar otros quásares en el universo y produjeron más de 1000 agrupamientos idénticos al Huge-LQG, lo que dejaba en claro (según ese estudio) que el agrupamiento no era una estructura real sino un error estadístico y de forzamiento de los datos.

Lo que el amigo Nadathur no nombró en si estudio es sobre la absorción de Mg II (gas de magnesio ionizado) del trabajo de Clowes et al. que está asociado a a ese tipo de estructura y que si representa en sí un patrón de absorción siguiendo la estructura. Además, Clowes et al. recibieron apoyo de otros estudios (Hutsemékers et al, 2014) que midieron la polarización de los quásares integrantes del Huge-LQG y encontraron una “marcada correlación” del vector de polarización en escalas superiores a los 500Mpc. ¿Final de la discusión? No creo, pero es así como avanza el conocimiento es es por eso que amo el método científico.

A todo esto los llené de links a lo largo del post pero nunca les pasé el más importante de todos asique aquí va: Clowes et al, 2012. Espero que les haya gustado y les dejo el video que sirvió de disparador de esta entrada, a cargo de Sixty Symbols (los mismos creadores que Numberphile). Muy recomendado:

PD: La mayor estructura descubierta hasta la fecha podría tener el largo del universo conocido y ya fue nombrada provisoriamente como “Gran muralla de Hércules-Corona Boreal”. Está bajo estudio de confirmación y podría desplazar al Huge-LQG

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Una respuesta a La mayor estructura del Universo

  1. Anónimo dijo:

    Para entender el principio de homogenidad, hay que revisar las imagenes de la ultra deep field del telescopio Hubble. Esa imagen es realmente perturbante.

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