Los vacíos cósmicos dan la razón a Einstein

El universo es inimaginablemente inmenso. Y buena parte de él es vacío, o vacíos, para ser más precisos. Efectivamente, cuando se considera el universo a gran escala, en la que unas decenas de millones de años luz no son nada, se observa que las galaxias se agrupan formando murallas, como la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal (la estructura más grande del universo que sepamos), filamentos y supercúmulos separados entre sí por vastísimas regiones llenas de prácticamente nada, conocidas como vacíos cósmicos.

Un equipo de investigadores encabezado por Nico Hamaus, de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich ha estudiado la distribución estadística de las galaxias alrededor de los vacíos cósmicos en el universo a gran escala para poner límites a dos parámetros fundamentales que describen el universo.

Hasta ahora los estudios cosmológicos habían descuidado en buena medida recoger datos de los vacíos cósmicos y de las regiones de baja densidad de materia-energía en general, por considerarlos poco interesantes. Sin embargo, precisamente por la baja densidad estas regiones tienen un comportamiento menos caótico que las más densas, por lo que su modelización es mucho más fiable.

Las distorsiones en la distribución de la materia son aparentes y dependen de la historia del universo

El equipo empleó datos del Sloan Digital Sky Survey, un importante proyecto de exploración espacial que desde el año 2000 lleva registrados más de 500 millones de objetos y datos espectroscópicos de más de 3 millones de ellos. Con esta información pudieron determinar las distribuciones espaciales de las galaxias alrededor de los vacíos cósmicos cercanos.

Si asumimos que el universo es igual en todas direcciones, es decir, homogéneo e isótropo, siempre que consideremos escalas suficientemente grandes, tal y como apunta el consenso científico, entonces la distribución de las estructuras de galaxias que se encuentren en paralelo o en perpendicular a la línea de visión debería ser la misma. Pero los investigadores encontraron que esto no es así. De hecho, comprobaron que las diferencias entre los dos grupos, incluso corregidas teniendo en cuenta los efectos de los movimientos de las galaxias, persistían.

La única explicación de estas distorsiones es que son aparentes y que dependen de la historia del universo y de su geometría. Lo que hicieron a continuación fue introducir en un modelo de la expansión del universo una serie de parámetros y modificarlos iterativamente hasta que los resultados del modelo se ajustaron a las observaciones, determinando de esta forma los valores de los parámetros que provocarían un universo como el que habitamos.

Los modelos alternativos a la teoría de Einstein producen desviaciones muy acusadas

Dos de los parámetros críticos del modelo son la fracción promedio de materia y la velocidad de crecimiento de la estructura. Este último no es más que una expresión de la magnitud de los efectos gravitatorios. Los valores para este parámetro determinados por los investigadores son consistentes con lo que dice la teoría general de la relatividad de Einstein.

Este trabajo ha resultado ser un magnífico ensayo de la bondad de la teoría general de la relatividad para describir el universo a gran escala. De hecho, los modelos alternativos a la teoría de Einstein producen desviaciones muy acusadas en entornos de baja densidad, como los vacíos cósmicos.

Referencia: Nico Hamaus, Alice Pisani, P. M. Sutter, Guilhem Lavaux, Stéphanie Escoffier, Benjamin D. Wandelt, and Jochen Weller (2016) Constraints on Cosmology and Gravity from the Dynamics of Voids Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.091302 

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.