Nuevas observaciones sugieren que el universo se está volviendo cada vez más caótico

El estudio de aproximadamente 200.000 galaxias que realizó un científico sugiere un modelo "bastante exótico" de un universo giratorio que está perdiendo su estructura con el tiempo.
08 Junio 2020, 1:51pm
Los restos de una supernova. Imagen: Hubble / Agencia Espacial Europea
Los restos de una supernova. Imagen: Hubble / Agencia Espacial Europea

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Los planetas, las estrellas y las galaxias giran a lo largo de un eje de rotación. Pero, ¿el universo mismo también gira alrededor de un eje, o varios, aunque a una escala mucho mayor? Si lo hiciera, iría en contra de las hipótesis más básicas que los científicos han hecho sobre el cosmos en el que habitamos. Ahora, un investigador cree que sus últimas observaciones pueden proporcionar evidencia de esta posibilidad.

Durante años, los científicos han planteado la idea de que nuestro universo nació con una estructura giratoria, pero esto se debate mucho porque podría violar una idea fundamental en la física establecida: el principio cosmológico. Este principio sostiene que las mismas leyes de la física se aplican en todas partes del universo, lo que se suma a una combinación de cosas esencialmente al azar en escalas cósmicas de cientos de millones de años luz. Un universo giratorio probablemente causaría anisotropías estructurales y asimetrías en escalas cósmicas, violando este principio.

Un nuevo estudio realizado por Lior Shamir, un astrónomo computacional de la Universidad Estatal de Kansas, está destinado a reforzar el debate sobre este extraño modelo de un universo giratorio. Shamir presentó evidencia potencial de un universo giratorio esta semana en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, que se está llevando a cabo virtualmente debido a la pandemia de COVID-19.

La premisa básica detrás de este modelo vertiginoso es que el universo temprano giraba como una enorme y compleja galaxia y que transfería este impulso tanto a las galaxias antiguas como a las más modernas.

Además, si las señales de esta rotación cósmica se vuelven más pronunciados a distancias más grandes y, por lo tanto, más atrás en el tiempo, pueden sugerir que el universo temprano tenía una estructura más consistente que se ha ido perdiendo a medida que envejece. Eso significaría que vivimos en una época de caos en aumento, no solo en la Tierra, sino en el cosmos en general.



Shamir investigó esta hipótesis utilizando un algoritmo que clasificaba las direcciones de rotación de aproximadamente 200.000 galaxias espirales observadas por dos telescopios diferentes. Los resultados "están de acuerdo con las observaciones anteriores que muestran asimetría entre galaxias con direcciones de giro opuestas" que "puede ser una indicación de un universo giratorio", según su estudio, que se publicó en el servidor de preimpresión arXiv y aún no ha sido revisado por pares.

"De acuerdo con el principio cosmológico, todo es una mezcla aleatoria de galaxias y materia, y no se supone que veas ninguna estructura", dijo Shamir en una llamada. "Aquí, vemos estructura y la escala es mucho, mucho más grande que cualquier estructura astrofísica que conozcamos. Las señales estadísticas y los patrones son muy claros".

Sin embargo, Shamir advirtió que este modelo de universo giratorio, que parece ajustarse a una estructura cuadrupolar (cuatro polos), es una interpretación "bastante exótica" de los datos de observación que estudió. Esboza algunas otras explicaciones para la asimetría y que "no violan las hipótesis cosmológicas básicas", como las ondas gravitacionales primordiales, en el estudio.

"Si el universo nació girando, debería haber alguna evidencia de eso", dijo Shamir, señalando que su estudio presenta un punto de datos potencial para este modelo cósmico rotacional. Pero el nuevo estudio es "evidencia no muy decisiva" y no debe considerarse como "la prueba definitiva de que el universo nació girando".

En otras palabras, al igual que otros desafíos al principio cosmológico que se han propuesto a lo largo de los años, hace falta mucha más investigación para cambiar nuestro modelo actual isotrópico del universo.

Dicho esto, la investigación de Shamir abunda en observaciones anteriores que muestran asimetrías entre la proporción de galaxias que giran en sentido horario y antihorario, lo que podría apuntar a un giro más amplio del universo mismo. Si el universo es isotrópico a gran escala, como sugiere el principio cosmológico, entonces las galaxias deberían tener una probabilidad de 50/50 de girar en cualquier dirección.

Shamir probó esta idea alimentando enormes conjuntos de datos de observación recopilados por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el Telescopio de sondeo panorámico y sistema de respuesta rápida (Pan-STARRS) a Ganalyzer, un algoritmo de clasificación de galaxias que desarrolló. Ganalyzer revisó este material y encontró 88.273 galaxias en sentido horario y 86.075 galaxias en sentido antihorario con el SDSS y 16.508 galaxias en sentido horario y 16.520 galaxias en sentido antihorario con el Pan-STARRS.

Si bien esos resultados pueden parecer relativamente uniformes a primera vista, producen una relación general de aproximadamente 51/49 a favor de las galaxias en el sentido horario, en comparación con el esperado 50/50. Dado que se estudiaron unas 200.000 galaxias en total, estas pequeñas diferencias son importantes: Shamir dijo que las probabilidades de que tal proporción emerja por casualidad son menos de una en un millón.

Aun así, los telescopios de próxima generación recopilarán conjuntos de datos mucho más detallados y expansivos que podrían confirmar o contradecir estos resultados. Por ejemplo, el telescopio espacial Euclid o el Observatorio Vera C. Rubin en Chile, "permitirán una recopilación de datos mucho más poderosa" de los giros de galaxias que "pueden estudiarse con mayor resolución para proporcionar un perfil más preciso", según el estudio de Shamir.

Por supuesto, la ligera asimetría en las direcciones de giro de la galaxia también podría explicarse por la idea lejana de un universo giratorio. El modelo del cosmos giratorio también se ve reforzado por las recientes observaciones de galaxias que giran inesperadamente en el universo temprano, lo que desafía las predicciones que sugieren que estas galaxias deberían tardar varios miles de millones de años en ganar impulso giratorio.

"El año pasado, era una locura decir que se observaría una galaxia giratoria 1.500 millones de años después del Big Bang", dijo Shamir. "Pero ahora las vemos, y ni siquiera son tan raras".

Además, Shamir descubrió que la asimetría giratoria dentro de su estudio de galaxias es más pronunciada a distancias y escalas temporales más grandes, lo que sugiere que este tejido rotacional especulativo del universo está disminuyendo a medida que el universo envejece. Si eso es cierto, significa que el universo se está volviendo menos estructurado y más desordenado con el tiempo.

En última instancia, la noción de un universo giratorio que viole el principio cosmológico tendrá que ser contextualizada por nuevas y mejores observaciones y modelos, como cualquier otro desafío para la física establecida.

"Es una teoría bastante descabellada", concluyó Shamir. "Pero todo en cosmología es una locura".