Septiembre 2008

La distribución de las galaxias es casi homogénea

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La distribución de las galaxias es casi homogénea


La cosmología es la ciencia que estudia el origen, la estructura y la evolución del Universo. Los cosmólogos construyen modelos imaginarios del Cosmos y comparan las propiedades de estos modelos con los del Universo conocido. Hasta hace sólo veinticinco años se trataba de un campo del saber rico en especulaciones pero parco en hechos claros. En la actualidad, gracias a nuevas observaciones, (expansión del Universo y radiación cósmica de fondo), ha pasado a ser una rama rigurosa y cuantitativa de la astrofísica.

Pero detrás de estos maravillosos descubrimientos acerca de la evolución y estructuras del Universo, hay una sorpresa todavía mayor: ¿Por qué el Universo presenta las mismas estructuras en cualquier dirección que lo observemos?

El Universo que exhibe estructuras isotrópicas a todas las escalas

Las estrellas no se hallan uniformemente distribuidas por el espacio, sino agrupadas en galaxias. Nuestro Sol no es mas que uno de los varios cientos de miles de millones de estrellas que integran la Vía Láctea. Y nuestra galaxia a su vez no es más que una entre las decenas de miles de millones que contiene el Universo observable.
De las grandes galaxias, la más cercana, La Galaxia de Andrómeda, dista de nosotros unos dos millones de años luz. Pero las galaxias no se encuentran repartidas al azar. Entre un 5 y 10 por ciento de ellas están apiñadas en supercúmulos que contienen hasta 1000 galaxias en un volumen de pocos millones de años luz de diámetro.

La mayoría de los astrónomos juzgaba que los cúmulos de galaxias constituían las estructuras coherentes de mayor tamaño existente. Pues aunque las estrellas formaban parte de galaxias y muchas galaxias formaban parte de cúmulos, no parecía que los cúmulos se hubieran congregado en cúmulos aún mayores.
Cuando Einstein aplicó por primera vez al Universo su teoría de la relatividad general introdujo una simplificación radical: que el Universo en promedio era homogéneo (que no contenía grandes grumos) e isótropo (que ofrecía el mismo aspecto en todas las direcciones). Dio a su hipótesis el nombre de “principio cosmológico”.
Para verificar el principio cosmológico más allá de los cúmulos galácticos era necesario empezar a sondear a qué distancia se encuentran las galaxias que nos rodean y cómo están distribuidas entre sí. Esto se ha podido realizar estudiando el espectro electromagnético de la luz que emiten. En 1929 Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras y que cuanto más alejadas están entre sí más roja es la luz que nos llega de ellas, a causa del efecto Doppler de la luz.

Los telescopios desarrollados en los últimos 30 años han permitido realizar estudios muy amplios del espectro de la luz que nos llega de las galaxias cercanas, permitiendo realizar así mapas tridimensionales del cosmos local.

A principios de los años 80 se hicieron públicos los primeros resultados: En el cosmos local cosmoho.jpglos cúmulos de galaxias estaban agrupados a su vez en supercúmulos, dejando entre sí espacios de decenas de millones de años luz “vacíos”. En 1986 se publicó un mapa con la distribución de 1100 galaxias. El nuevo trabajo confirmaba la abundancia y la ubicuidad de las grandes estructuras. Y ponía de manifiesto que la distribución de galaxias se asemejaba a la espuma marina; las galaxias se hallaban localizadas a lo largo de filamentos tridimensionales y dejaban inmensos espacios vacíos. Uno de los accidentes más caracterizados del mapa era una estructura a la que se dio el nombre de “Gran Muralla”; se extendía a lo largo de 700 millones de años luz de uno a otro extremo de la región examinada pero, como el mapa no llegaba a revelar dónde terminaba, su extensión total era desconocida.

La presencia de la Gran Muralla y la incertidumbre sobre su extensión alentó la sospecha de que el principio cosmológico podía no ser correcto y con ello los fundamentos teóricos del Universo en expansión. ¿Se había equivocado Einstein? ¿Podía ser que el Universo no era homogéneo en promedio? Para averiguarlo sería necesario examinar volúmenes más grandes de Universo. Unos diez años más tarde, a mediados de los noventa por fin se emprendió la gran empresa del Digital Sloan de los Cielos, en el que cooperan 200 astrónomos. En la actualidad el proyecto del SDSS, se halla en desarrollo, de momento se han situado 200.000 galaxias en un radio de 2000 millones de años luz. El objetivo es llegar a cartografiar un millón de galaxias.

La imagen adjunta muestra los resultados actuales del cartografiado SDSS. Aparecen estructuras más complejas para el Universo que los cúmulos de galaxias, pero confirma la intuición de Einstein: el Universo es homogéneo e isótropo en todas las direcciones del espacio. O dicho de otra forma, sus características son las mismas en cualquier lugar del mismo; el Universo en cualquier rincón no hace más que cantar la misma sinfonía cósmica.

Pilar Luis

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