¡Detecta la diferencia! (Izquierda) «icono cosmológico» Taylor Swift (Derecha) un mapa del universo local(Crédito de la imagen: Kevin Mazur/Getty Images for iHeartMedia/ Daniel Pomarède, et al. Nature)
Un nuevo mapa de la «Red Cósmica» que dio forma al universo muestra puntos de atracción gravitatoria en el universo local llamados «cuencas de atracción» con un detalle nunca visto hasta ahora.
Creado a partir de la información del conjunto de datos Cosmicflows-4, el nuevo mapa define con más detalle que nunca las cuencas de atracción o «pozos gravitatorios» donde la gravedad domina y atrae a las galaxias. El mapa también revela una sorpresa sobre nuestra galaxia. Midiendo la velocidad y el movimiento de 56.000 galaxias, la investigación revela que nuestro hogar cósmico, la Vía Láctea, probablemente forme parte de una cuenca de atracción de 1.000 millones de años-luz de ancho llamada Shapely Basin, hacia la que está siendo arrastrada la cuenca de atracción del supercúmulo de Laniakea.
Estas cuencas de atracción son vitales para completar nuestra «dirección cósmica», que comienza con la Tierra, el sistema solar, la Vía Láctea, el cúmulo de Virgo, el supercúmulo de Virgo, Laniakea y la cuenca de Shapely, pero carece de una línea final. Esta última dirección de la envoltura cósmica es la hipotética estructura más grande del universo, que los científicos llaman el «Fin de la Grandeza.»
«La estructura general del universo es la Red Cósmica, que se puede imaginar como una tela de araña, o una red de pescar, en 3D», explica a universeexpedition.com Daniel Pomarède, creador de mapas cósmicos o «cosmógrafo» de la Universidad París-Saclay. «Las cuencas de atracción están superpuestas en esta estructura que rodea los nudos de la telaraña, sus fronteras atraviesan los vacíos situados alrededor de los nudos, y estas fronteras se cruzan con los filamentos de materia oscura que unen dos nudos».
Por supuesto, hay analogías más coloridas que una dirección postal fuera de este mundo. En un tweet en su feed X, el cartógrafo cósmico comparó el mapa recién producido del universo local y sus cuencas de atracción con un atuendo usado por Swift en el concierto iHeartRadio Wango Tango en Carson, California, el 1 de junio de 2019, refiriéndose a la cantautora como un «icono cosmológico.»
Que esta comparación un poco frívola no te engañe; el estudio de estas vastas regiones del espacio por Pomarède y el equipo es un asunto serio. Y es que, como parte de la Red Cósmica, estas cuencas de atracción podrían revelar cómo las galaxias como la Vía Láctea se unieron en grandes agrupaciones y, por tanto, cómo tomó forma el universo de 13.800 millones de años.
Tu nueva ‘dirección cósmica’
Pomarède debería saberlo todo sobre el superestrellato cosmológico. En 2014, fue uno de los descubridores del supercúmulo de Laniakea, que verificó el concepto de cuencas de atracción. El descubrimiento de Laniakea se realizó en el marco de un estudio conocido como Cosmicflows-2, que en aquel momento consistía en el mayor catálogo de movimientos de galaxias de la historia.
Este proyecto trazó un mapa de las velocidades de las galaxias a medida que se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia relativa, casi como si estuvieran atrapadas en una corriente causada por la expansión del universo, lo que los astrónomos llaman el «Flujo de Hubble.»
«Cuando obtuvimos nuestros primeros mapas utilizando el catálogo Cosmicflows-2, apareció una región en 3D dentro de la cual los flujos cósmicos convergen en el Gran Atractor, cerca del cúmulo de galaxias Centaurus, en la dirección en que se mueve nuestra galaxia», explicó Pomarède. «Más allá, el flujo cósmico converge en otros atractores vecinos separados. Este volumen bien definido tiene una dimensión de 500 millones de años-luz, y lo llamamos cuenca de atracción y le dimos el nombre de Laniakea.»
Mapas posteriores revelaron la existencia de otras dos estructuras cósmicas masivas: la mencionada cuenca de atracción de Shapley y la cuenca de atracción de la Gran Muralla de Sloan. Ahora, gracias a Cosmicflows-4, parece que Laniakea está siendo atraída hacia Shapley.
Un mapa cósmico de las mayores estructuras del universo local, las llamadas cuencas de atracción hacia las que se ve atraída la materia. (Crédito de la imagen: A. Valade., et al/ Nature Astronomy cortesía de D. Pomarède)Esto da lugar a un universo a gran escala clasificado por nodos a lo largo de la Red Cósmica que contienen miles de galaxias, así como vacíos que contienen poca materia y menos galaxias, con flujos cósmicos que transportan materia de los primeros a los segundos. Así pues, aunque al principio fueran pequeñas, estas fluctuaciones de densidad eran vitales, ya que sin ellas el universo sería homogéneo y liso, y tal vez carecería de congregaciones de materia como las galaxias y los cúmulos de galaxias.
Por lo tanto, al igual que el caudal de los caudalosos ríos esculpió accidentes geológicos de la Tierra como el Gran Cañón, los flujos cósmicos esculpieron estructuras como las galaxias, los cúmulos de galaxias y los supercúmulos.
«Las velocidades asociadas de las galaxias se denominan “velocidades peculiares”, y pueden verse como desviaciones con respecto a la Ley de Hubble, y llamamos a estos movimientos los flujos cósmicos», continuó. «Lo fascinante es que estas velocidades peculiares contienen información muy valiosa: nos dicen a qué influencias están sometidas las galaxias; por ejemplo, si están situadas cerca de una estructura masiva, su vector de velocidad apuntará hacia esa estructura. Nuestros mapas se obtienen utilizando esta información».
Un cúmulo masivo de galaxias de la simulación C-EAGLE, que ofrece una vista de una región comparable a aquella en la que se han detectado los filamentos. En la convergencia de estos filamentos se está formando un cúmulo masivo de galaxias. (Crédito de la imagen: Joshua Borrow utilizando C-EAGLE)
El cartógrafo cósmico explicó que con el descubrimiento de las cuencas de atracción apareció una nueva forma de cartografiar el universo, que permite a los científicos segmentar el cosmos en celdas adyacentes y definir sus fronteras.
«Eso es bastante interesante, pero lo asombroso es que, con esta técnica de cartografía, podemos trazar regiones del universo que normalmente están ocultas para nosotros porque están oscurecidas por nuestra propia galaxia, la Vía Láctea», dijo Pomarède. «Si hay estructuras ocultas en estas regiones, ejercen una influencia en las galaxias de nuestros catálogos astronómicos; de ahí que podamos cartografiarlas».
Este enfoque ya está deparando sorpresas. El equipo se sorprendió al descubrir, por casualidad, una estructura esférica en forma de concha de mil millones de años-luz de diámetro en la distribución de galaxias del mapa Cosmicflows-4. Especulan que esta concha, que influye en las galaxias de nuestros catálogos astronómicos, es el resultado de la interacción de las galaxias con la Tierra. Especulan que este caparazón, al que llamaron «Ho’oleilana», podría ser el remanente de una fluctuación cuántica individual en el universo primitivo.
Ilustración de la burbuja de galaxias Hoʻoleilana, de mil millones de años luz de diámetro. (Crédito de la imagen: Frédéric Durillon, Animea Studio; Daniel Pomarède, IRFU, Universidad CEA París-Saclay).
Buscando el «fin de la grandeza
La importancia de estas cuencas de atracción sólo es comparable a su asombroso tamaño. Para ponerlo en contexto, nuestra galaxia natal tiene una anchura de unos 100.000 años luz, y la distancia a la galaxia más cercana a la nuestra, Andrómeda, es de unos 2 millones de años luz. Laniakea, por otro lado, tiene la asombrosa cifra de 500 millones de años luz de ancho y en su interior se asienta una masa equivalente a 100.000.000.000.000.000 de soles.
El equipo ha descubierto ahora que Laniakea se desplaza hacia la cuenca Shapely, que tiene aproximadamente el doble de su tamaño, con 1.000 millones de años luz de ancho.
«Gracias a este análisis, descubrimos que hay un 40% de probabilidades de que la Vía Láctea pertenezca a la cuenca de atracción de Laniakea y un 60% de que pertenezca a la cuenca de atracción de Shapley», dijo Pomarède. «Además de la cuestión de nuestra cuenca de atracción natal, proporcionamos un mapa de otras numerosas cuencas de atracción, 15 de las cuales tienen una probabilidad superior al 50% de existir».
Asombrosamente, se cree que la Gran Muralla Sloan es aún mayor que estos otros dos nodos de la Red Cómica, con la asombrosa anchura de 1.370 millones de años luz. Eso revela que aún quedan por cartografiar estructuras aún mayores, incluida la mayor estructura posible, el Fin de la Grandeza.
Una ilustración muestra una galaxia acumulando masa en el corazón de una red cósmica. (Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con canva))
El equipo ha mejorado dos veces el catálogo Cosmicflows-2, que cartografiaba 8.000 galaxias. En 2016, Cosmicflows-3 se basó en el flujo de 18.000 galaxias, y ahora, en 2024, el catálogo Cosmicflows-4 detalla 56.000 galaxias. El objetivo último del proyecto es buscar la última estructura universal y la línea final de cada dirección cósmica.
Pomarède explicó que el equipo quiere saber si el tamaño observado del Fin de la Grandeza es compatible con el Modelo Estándar de Cosmología. Las cuencas de atracción proporcionan una nueva forma de examinar esta cuestión, además de ayudar a determinar la estructura más grande del universo local al que pertenecemos.
«En el otro lado de la escala de distancias cósmicas, consideremos el tamaño del universo observable: 48.000 millones de años-luz de radio. En él caben muchísimas cuencas de atracción», prosigue Pomarède. «¡Seguimos ampliando el mapa del universo! Las cuencas de atracción dominantes identificadas aquí, Shapley, Hércules, Sloan Great Wall y South Pole Wall, estaban todas limitadas por los bordes de nuestros datos. Los datos actuales no son lo suficientemente profundos como para determinar los límites exteriores de estas cuencas de atracción dominantes, ¡lo que significa que podrían ser mucho más grandes!
«En esta investigación, llegamos a la conclusión de que no alcanzamos el Fin de la Grandeza».
Pomarède explicó los próximos pasos en la búsqueda en curso del Fin de la Grandeza. Nos gustaría estudiar cuestiones específicas. Por ejemplo, la cosmografía de la Cuenca de Atracción de la Gran Muralla Sloan», concluyó Pomarède. «No hemos dado ningún detalle sobre el contenido de esta estructura. Sólo sabemos que está asociada a este filamento de 1.400 millones de años luz de longitud llamado la Gran Muralla Sloan, descubierto en 2005. A largo plazo, hay muchos proyectos para obtener más velocidades peculiares para ampliar nuestros datos.»
La investigación basada en Cosmicflows-4 se publicó en la revista Nature Astronomy.
