Estos cuatro cúmulos de galaxias se encontraban entre los cientos analizados en una gran encuesta para probar si el universo es el mismo en todas las direcciones a gran escala. Los resultados del estudio sugieren que el concepto de un universo "isotrópico" puede no encajar completamente.
(Imagen: © NASA / CXC / Univ. De Bonn / K. Migkas et al.)
El universo puede no ser el mismo en todas las direcciones después de todo.
La tasa de expansión de el universo parece variar de un lugar a otro, informa un nuevo estudio. Este hallazgo, si se confirma, obligaría a los astrónomos a reevaluar cuán bien entienden el cosmos.
"Uno de los pilares de la cosmología, el estudio de la historia y el destino de todo el universo, es que el universo es 'isotrópico', lo que significa lo mismo en todas las direcciones", el autor principal del estudio Konstantinos Migkas, de la Universidad de Bonn en Alemania. , dijo en un comunicado. "Nuestro trabajo muestra que puede haber grietas en ese pilar".
El universo se ha expandido continuamente durante más de 13.800 millones de años, desde entonces. el Big Bang - y a un ritmo acelerado, gracias a una fuerza misteriosa llamada energía oscura. Las ecuaciones basadas en la teoría general de la relatividad de Einstein sugieren que esta expansión es isotrópica a grandes escalas espaciales, escribió Migkas el martes (7 de abril) en un entrada en el blog Sobre el nuevo estudio.
Observaciones de la fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación que impregna el universo que quedó del Big Bang, respalda esta noción, agregó: "El CMB parece ser isotrópico, y los cosmólogos extrapolan esta propiedad del universo primitivo a nuestra época actual, casi 14 mil millones de años más tarde."
Pero no está claro qué tan válida es esta extrapolación, enfatizó, señalando que energía oscura ha sido el factor dominante en la evolución del universo en los últimos 4 mil millones de años más o menos. La "naturaleza desconcertante de la energía oscura aún no ha permitido que los astrofísicos la entiendan correctamente", escribió Migkas. "Por lo tanto, asumir que es isotrópico es casi un salto de fe por ahora. Esto pone de relieve la urgente necesidad de investigar si el universo actual es isotrópico o no".
El nuevo estudio informa los resultados de una de esas investigaciones. Migkas y sus colegas estudiaron 842 cúmulos de galaxias, las mayores estructuras unidas gravitacionalmente en el universo, utilizando datos recopilados por tres telescopios espaciales: el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el XMM-Newton de Europa y el Satélite avanzado de cosmología y astrofísica, un conjunto japonés-estadounidense. misión que terminó en 2001.
Los investigadores determinaron la temperatura de cada grupo analizando las emisiones de rayos X provenientes de enormes campos de gas caliente dentro de ellos. Utilizaron esta información de temperatura para estimar la luminosidad inherente de rayos X de cada grupo, sin necesidad de tener en cuenta variables cosmológicas como la tasa de expansión del universo.
Luego, los investigadores calcularon la luminosidad de rayos X para cada grupo de una manera diferente, que requería conocimiento de la expansión del universo. Hacerlo reveló tasas de expansión aparentes en todo el cielo, y estas tasas no coincidían en todas partes.
"¡Logramos identificar una región que parece expandirse más lentamente que el resto del universo, y una que parece expandirse más rápido!" Migkas escribió en la publicación del blog. "Curiosamente, nuestros resultados concuerdan con varios estudios previos eso usó otros métodos, con la diferencia de que identificamos esta 'anisotropía' en el cielo con mucha más confianza y usando objetos que cubren todo el cielo de manera más uniforme ".
Es posible que este resultado tenga una explicación relativamente prosaica. Por ejemplo, quizás los cúmulos de galaxias en las áreas anómalas están siendo atraídos gravitacionalmente por otros cúmulos, dando la ilusión de una tasa de expansión diferente.
Tales efectos se ven a escalas espaciales más pequeñas en el universo, dijeron los investigadores. Pero las nuevas sondas de estudio se agrupan a hasta 5 mil millones de años luz de distancia, y no está claro si los remolcadores gravitacionales podrían abrumar las fuerzas de expansión a distancias tan grandes, agregaron.
Si las diferencias observadas en la tasa de expansión son realmente reales, podrían revelar nuevos detalles intrigantes sobre cómo funciona el universo. Por ejemplo, tal vez la energía oscura en sí misma varía de un lugar a otro en todo el cosmos.
"Sería notable que se descubriera que la energía oscura tiene diferentes fuerzas en diferentes partes del universo", dijo el coautor del estudio Thomas Reiprich, también de la Universidad de Bonn, en la misma declaración. "Sin embargo, se necesitaría mucha más evidencia para descartar otras explicaciones y presentar un caso convincente".
El nuevo estudio aparece en la edición de abril de 2020 de la revista Astronomy and Astrophysics. Puede leerlo gratis en el sitio de preimpresión en línea arXiv.org.
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