Explican por qué “la mayor estructura jamás identificada por la humanidad” es tan fría

En el año 2004, un equipo de astrónomos, al examinar un mapa de la radiación dejada por el Big Bang o explosión que dio origen al cosmos (radiación que se conoce como “fondo cósmico de microondas” o CMB), descubrieron algo muy extraño: una región del Universo extraordinariamente grande y tan fría que se consideró una rareza; pues se piensa que las temperaturas de las microondas del CMB son bastante homogéneas (no variarían en más de 10^-5 a lo largo de todo el cielo). La región estaba situada en el hemisferio sur de la esfera celeste, en dirección a la constelación de Eridanus.

Bautizada como Punto Frío WMAP o Punto Frío CMB, esta zona ha sido desde entonces fuente de extrañeza, pues aunque la física que explica el Big Bang predice lugares más o menos cálidos o fríos, de distintos tamaños, en el universo; no predice la existencia de un lugar tan grande y tan frío.

En 2009, dos astrónomos de la Universidad de Michigan en Ann Arbor (EEUU) señalaron que dicho Punto Frío en realidad podía ser fruto del método estadístico usado para analizar los datos del Wide Field Survey Explorer (WISE) de la NASA, que fue el satélite que lo detectó. En otras palabras, que podía ser el producto “de una base particular de funciones de onda ”, escribieron en Astroparticle Physics ).  

Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por el Dr. István Szapudi, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa, aporta una explicación alternativa para el Punto Frío WMAP que podría ser, según declaraciones de Szapudi en un comunicado de dicha Universidad, "la mayor estructura jamás identificada por la humanidad".

Un supervacío está en medio

La explicación parte de la idea de que el Punto Frío WMAP estaría ocasionado por alguna estructura situada entre nosotros y el fondo cósmico de microondas o CMB. Este hecho indicaría, por tanto, que habría otra estructura extremadamente rara y grande en la distribución de la masa del universo.

Para tratar de constatar esta idea, los científicos utilizaron, además de los datos del WISE, datos del telescopio Pan-STARRS1 (PS1) de Hawai, ubicado en Haleakala, Maui.

A partir de todas estas informaciones encontraron un gran supervacío entre el observador (ellos) y el CMB: una vasta región de 1.800 millones de años luz de  diámetro, en la que la densidad de las galaxias es mucho menor de lo habitual en el universo conocido. Resulta que estudios previos realizados también en Hawai ya habían observado un área de este tipo en la dirección del Punto Frío WMAP, aunque mucho más pequeña.  

El supervacío recién hallado se encuentra a unos tres mil millones de años luz de  nosotros, una distancia relativamente corta en el esquema cósmico de las cosas.

¿Qué tiene que ver?

¿Pero cómo esta estructura puede determinar las características del Punto Frío WMAP? Los científicos de la Universidad de Hawai lo explican de la siguiente forma: Imagine que hay un enorme vacío, con muy poca materia, entre usted y el CMB.

Ahora piense en ese supervacío como en una colina. A medida que la luz lo atraviesa, esta debe subir la colina (gastando energía). Si el universo no estuviera sufriendo una expansión acelerada, el supervacío no evolucionaría de manera significativa a medida que la luz lo atraviesa. Por tanto, cuando la luz descendiera la colina por el otro lado, recuperaría la energía que perdió al subirla, a medida que sale.

Pero, como el universo se está expandiendo continuamente y, además, esa expansión está acelerada; la colina se va estirando a medida que la luz se desplaza por ella. Como consecuencia, la colina es más plana cuando la luz desciende por ella que cuando la subió, lo que tiene como consecuencia que la luz no pueda recoger toda la energía que perdió antes. Así que sale del supervacío con menos energía y, por tanto, con una mayor longitud de onda, esto es, con una temperatura más fría.

Este proceso explicaría por qué el Punto Frío WMAP “parece” más frío de lo que cabría esperar. Se debe tener en cuenta que los fotones o partículas de luz del CMB fluctúan –según el efecto mensurable Sachs-Wolfe integrado o ISW- esto es, que el espectro del CMB puede parecer desigual. También que atravesar un supervacío puede llevar millones de años, incluso a la velocidad de la luz, tiempo suficiente para que la "colina se aplane".  

Otro vacío en la constelación de Draco

Aunque la existencia del supervacío y su supuesto efecto sobre el CMB no expliquen totalmente el Punto Frío WMAP, lo cierto es que resulta poco probable que sea una coincidencia que ambos se encuentren en el mismo lugar, explican los investigadores.

El equipo continuará su trabajo a partir de datos mejorados, tanto para profundizar en la comprensión del supervacío recién hallado, como para estudiar otro gran vacío situado cerca de la constelación de Draco. 

Referencia bibliográfica:

István Szapudi. Detection of a supervoid aligned with the cold spot of the cosmic microwave background. MNRAS (2015). DOI: 10.1093/mnras/stv488.