Nuevas observaciones muestran que el universo podría no expandirse a la misma velocidad en todas las direcciones

Cuando miramos el mundo que nos rodea, vemos patrones. El sol sale y se pone. Las estaciones pasan por el año. Las constelaciones atraviesan el cielo nocturno. A medida que estudiamos estos patrones, desarrollamos leyes y teorías científicas que nos ayudan a comprender el cosmos. Si bien nuestras teorías son poderosas, todavía están enraizadas en algunos supuestos fundamentales. Una de ellas es que las leyes de la física son las mismas en todas partes. Esto se conoce como isotropía cósmica, y nos permite comparar lo que vemos en el laboratorio con lo que vemos a años luz de distancia.

Si bien la isotropía es una suposición general, eso no significa que no podamos probar esa suposición. A medida que enviamos sondas espaciales a todo nuestro sistema solar, descubrimos que las leyes de gravedad y electromagnetismo funcionan en planetas distantes exactamente como funcionan en la Tierra. Cuando observamos galaxias distantes, vemos el mismo tipo de comportamiento. Incluso hemos demostrado que las constantes físicas, como la velocidad de la luz, son las mismas. La isotropía es un buen supuesto de trabajo.

Pero aún podríamos estar equivocados, como sugiere un estudio reciente de cúmulos de galaxias distantes.

El estudio analiza cúmulos de galaxias distantes. Cuando observamos estos grupos, descubrimos que se alejan rápidamente de nosotros. Cuanto más distante es la galaxia, más rápido parece moverse. Esto es cierto para los cúmulos de galaxias en todas las direcciones que miremos. Esto es consistente con una expansión cósmica impulsada por la energía oscura.

La energía oscura es aún más misteriosa que la materia oscura, por lo que no estamos seguros de qué es. La idea más popular es que la energía oscura es una propiedad inherente del espacio-tiempo. Dentro de la relatividad general, el espacio-tiempo puede recibir una constante cosmológica que hace que el espacio se expanda con el tiempo. La idea fue propuesta primero por Einstein para evitar que el universo se derrumbara bajo su propia gravedad y luego descartó la idea. Pero fue revivido cuando se vio que el universo se estaba expandiendo.

Observación de clusters de galaxias en longitud de rayos X

La constante cosmológica es popular porque no requiere que algunas cosas exóticas no descubiertas se dispersen por el cosmos. También es compatible con la isotropía cósmica. Si la energía oscura es causada por una constante cosmológica, y si la materia en el universo se extiende de manera bastante uniforme (lo que parece ser), entonces deberíamos ver que el universo se expande por igual en todas las direcciones. Dicho de otra manera, el parámetro de Hubble (la tasa de expansión que medimos) debería ser isotrópico. Estudios previos de expansión cósmica han respaldado esto, por lo que a menudo se llama la constante de Hubble.

Este nuevo estudio analizó la expansión cósmica al observar el gas caliente dentro de los cúmulos de galaxias. Este gas emite potentes rayos X, y al observar el espectro de estos rayos X el equipo podría calcular la temperatura del gas. Cuanto mayor es la temperatura, más brillante es el gas. Al medir la temperatura del gas, el equipo podría determinar cuánta luz de rayos X emite. Esto es cierto independientemente de cómo se esté expandiendo el universo.

Pero luego el equipo comparó el brillo real del gas en estos cúmulos de galaxias con su brillo aparente. A partir de esto, podrían medir la constante de Hubble en la dirección del cúmulo de galaxias. Lo hicieron con cientos de grupos en todo el cielo, y el resultado que obtuvieron era dependiendo de la dirección en la que miraron. Según esta investigación, el universo no es isotrópico. Si esto es cierto, debemos analizar seriamente los supuestos básicos de la cosmología.

Expansión del universo según donde miremos

Hay varias razones para tener cuidado con este resultado. Para empezar, si este comportamiento no isotrópico se mantiene en todo el universo, su efecto debería verse en el fondo cósmico de microondas (CMB). Como el CMB no muestra este efecto, esta podría ser una propiedad local. Local en este caso es de unos 5 mil millones de años luz. También podría haber problemas con la calibración de los datos que deben resolverse.

Es un resultado tentativo, pero otra investigación ha insinuado una no isotropía similar en todo el cosmos. Esto es definitivamente algo que queremos y deberemos investigar más a fondo…

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