Gracias a un reciente estudio del cielo profundo, un equipo de astrónomos han sugerido que nuestra galaxia, la Vía Láctea forma parte de una estructura cósmica aún mayor en el “vecindario” llamada “Shapley Concentration”.

Los astrónomos se refieren a la Shapley Concentration como una “cuenca de atracción”. Es una región cargada de masa que actúa como “atractor”. Es una región que contiene muchos cúmulos y grupos de galaxias y comprende la mayor concentración de materia del universo local. Todas esas galaxias, más la materia oscura, prestan su influencia gravitatoria a la Concentración.

Hay muchas de estas cuencas en el universo, incluida Laniakea. Los astrónomos están trabajando para estudiarlas con mayor precisión, lo que debería ayudar a proporcionar un mapa más exacto de las estructuras más grandes del universo.

Laniakea es el supercúmulo de galaxias que alberga a la Vía Láctea y aproximadamente otras 100 000 galaxias cercanas.

Un grupo, dirigido por el astrónomo R. Brent Tully, de la University of Hawaii, midió los movimientos de unas 56.000 galaxias para comprender estas cuencas y su distribución en el espacio.

Visualización de los movimientos de las galaxias en estructuras denominadas cuencas de atracción. La Vía Láctea es el punto rojo. Crédito de imagen: University of Hawaii

Tully explica:

“Nuestro universo es como una gigantesca telaraña en la que las galaxias se extienden a lo largo de filamentos y se agrupan en nodos donde las fuerzas gravitatorias tiran de ellas.

Al igual que el agua fluye dentro de las cuencas hidrográficas, las galaxias fluyen dentro de cuencas cósmicas de atracción. El descubrimiento de estas grandes cuencas podría cambiar fundamentalmente nuestra comprensión de la estructura cósmica”.

Flujos cósmicos y estructuras cartográficas

El equipo de Tully se llama CosmicFlows y estudia los movimientos a través del espacio de esas galaxias lejanas. Los estudios de “corrimiento al rojo” del equipo revelaron un posible cambio en el tamaño y la escala de nuestra cuenca de atracción galáctica local. Ya sabemos que “vivimos” en Laniakea, que tiene unos 500 millones de años-luz de diámetro. Sin embargo, los movimientos de otros cúmulos indican que hay un “atractor” mayor que dirige el flujo de cúmulos.

Los datos de CosmicFlows sugieren que podríamos formar parte de la Shapley Concentration, que podría tener 10 veces el volumen de Laniakea. Es aproximadamente la mitad del volumen de la mayor estructura del espacio, conocida como “la Gran Muralla”, que es una cadena de galaxias que se extiende a lo largo de 1.400 millones de años luz.

La Shapley Concentration fue observada por primera vez por el astrónomo Harlow Shapley en la década de 1930 como una “nube” en la constelación del Centauro. Este supercúmulo aparece a lo largo de la dirección de movimiento del Grupo Local de galaxias (donde vivimos). Por ello, los científicos especularon con que podría estar influyendo en el peculiar movimiento de nuestra galaxia.

Curiosamente, el Supercúmulo de Virgo (y el Grupo Local y la Vía Láctea) parece estar moviéndose hacia la Concentración de Shapley. Los sondeos que Tully y otros están realizando deberían confirmar ese movimiento hacia lo que sea que los esté atrayendo.

Explorando estructuras cada vez más grandes en el universo

¿De dónde proceden estas cuencas de atracción? En cierto sentido, son tan antiguas como el universo y su red cósmica de materia, a la que Tully hace referencia. Las semillas de la red y de las cuencas de atracción se plantaron hace unos 13.800 millones de años. Tras el Big Bang, el universo naciente se encontraba en un estado denso y caliente. Al expandirse y enfriarse, la densidad de la materia empezó a fluctuar.

Había pequeñas diferencias en esas fluctuaciones de densidad. Piensa en ellas como las primeras “semillas” de galaxias, cúmulos de galaxias e incluso estructuras más grandes que vemos en el universo actual.

Un fragmento del supercúmulo de Laniakea, una cuenca de atracción local. Esta estructura contiene muchas galaxias y cúmulos, incluida nuestra propia Vía Láctea. Crédito de imagen: DP at CEA / Saclay, France

Cuando los astrónomos observan el cielo, encuentran pruebas de todas esas estructuras diferentes. Ahora tienen que explicarlas. La idea de que la Concentración de Shapley es la gran cuenca a la que pertenece nuestro Laniakea significa que los modelos cosmológicos actuales no acaban de explicar su existencia.

Ehsan Kourkchi, astrónomo de la UH, dijo en un comunicado:

“Este descubrimiento presenta un desafío: puede que nuestros sondeos cósmicos aún no sean lo suficientemente grandes como para cartografiar toda la extensión de estas inmensas cuencas.

Todavía estamos mirando a través de ojos gigantes, pero incluso estos ojos pueden no ser lo suficientemente grandes como para captar la imagen completa de nuestro universo”.

Midiendo los atractores

El principal actor en todas estas galaxias, cúmulos y supercúmulos es la gravedad. Cuanta más masa, más influye la gravedad en los movimientos y la distribución de la materia. Para estas cuencas de atracción, el equipo de investigación de Tully examinó su impacto en los movimientos de las galaxias de la región. Las cuencas ejercen una especie de “tira y afloja” sobre las galaxias que se encuentran entre ellas. Esto influye en sus movimientos.

En particular, los estudios de corrimiento al rojo como el que está realizando el equipo de Tully cartografiarán el movimiento radial (a lo largo de la línea de visión), las velocidades (lo rápido que se mueven) y otros movimientos relacionados. Al cartografiar las velocidades de las galaxias en nuestro universo local, el equipo puede definir la región del espacio en la que domina cada supercúmulo.

Por supuesto, estos movimientos son difíciles de definir. Por eso el equipo realiza distintos tipos de mediciones. No sólo cartografían el material luminoso de las galaxias. También tienen que tener en cuenta la existencia inferida de materia oscura.

También hay otras complicaciones. Por ejemplo, no todas las galaxias son iguales, es decir, difieren en su forma (morfología) y densidad de materia. Los astrónomos pueden evitar esto midiendo algo llamado “velocidad peculiar de la galaxia”. Es la diferencia entre su velocidad real y la velocidad esperada del «flujo de Hubble» (que refleja las interacciones gravitatorias entre galaxias).

Los resultados de los sondeos del equipo de Tully deberían proporcionar mapas tridimensionales cada vez más precisos de estas regiones del espacio. Esto incluye tanto sus estructuras como sus movimientos y velocidades. Estos mapas, a su vez, permitirán conocer mejor la distribución de toda la materia (incluida la materia oscura fría) en el universo.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature Astronomy.

[FT: phys.org]

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Crédito imagen de portada: depositphotos.com