Un grupo de astrónomos estadounidenses ha elaborado el catálogo de galaxias más grande hasta la fecha: emplearon ocho métodos diferentes para medir las distancias entre 56.000 galaxias y con respecto a la Vía Láctea. Los datos nos acercan a una comprensión más precisa sobre el tamaño y los límites del cosmos, además de arrojar luz sobre las fuerzas que influyen en los movimientos individuales de las galaxias.

Científicos del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái en Manoa, en Estados Unidos, han desarrollado un extenso mapa del cosmos que incluye la distribución de 56.000 galaxias, las distancias aproximadas que las separan y a cuántos años luz se encuentran de la Vía Láctea. El estudio también muestra que la dinámica de cada galaxia puede estar influenciada por la materia oscura y otras fuerzas de su entorno, explicando por qué no siguen un patrón idéntico al de la expansión general del Universo. 

Expansión del cosmos y movimiento de las galaxias

La Vía Láctea y el resto de las galaxias son los componentes principales del cosmos: cada una de ellas puede albergar varios cientos de miles de millones de estrellas, que a su vez en muchos casos pueden conformar sistemas planetarios a su alrededor, como sucede con el Sistema Solar que incluye a la Tierra. Parece inabarcable, y realmente lo es. Pero los científicos han logrado mapear y medir, por lo menos con los conocimientos de los que disponemos actualmente, una parte importante de esa inmensidad. 

Sabemos que las galaxias que se encuentran más allá de la Vía Láctea se están alejando continuamente, más rápido si están más distantes debido a la expansión del Universo, que se inició en el momento del Big Bang. Al obtener medidas de las distancias que separan a las galaxias, junto con los datos sobre la velocidad que muestran al alejarse de la Vía Láctea, los astrónomos pueden determinan la escala del cosmos, sus límites y el tiempo exacto transcurrido desde su nacimiento.

No es tan sencillo, ya que los distintos métodos pueden arrojar errores y llevar a resultados inexactos. Frente a esto, los investigadores a cargo del nuevo estudio decidieron combinar ocho métodos o técnicas diferentes, reduciendo de esta forma los porcentajes de error al mínimo posible. Las conclusiones fueron publicadas recientemente en la revista Astrophysics Journal y pueden leerse en su totalidad en arXiv. Además, los científicos habían publicado previamente un artículo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Datos más exactos

Según una nota de prensa, los astrónomos liderados por Brent Tully y Ehsan Kourkchi indicaron que al combinar múltiples herramientas más precisas fue posible medir las distancias de las galaxias, la tasa de expansión del Universo y el tiempo transcurrido desde que surgió, con una precisión sin precedentes hasta el momento. 

A partir de estas medidas, los investigadores derivaron la tasa de expansión del Universo, llamada Constante de Hubble (H0). La Constante de Hubble es el valor que mide el ritmo con el que la velocidad de expansión del Universo se modifica con la distancia. Se calcula dividiendo la velocidad con la cual se aleja una galaxia en función de la expansión del cosmos y su distancia con relación a un punto dado.

El nuevo estudio obtuvo un valor de 75 kilómetros por segundo por megaparsec o Mpc para la Constante de Hubble. Vale recordar que un megaparsec equivale a 3,26 millones de años luz. Las mediciones incluyen una incertidumbre estadística muy pequeña, de alrededor del 1,5 %. Aunque la edad del Universo se estima en un poco más de 13 mil millones de años, el problema es que los valores obtenidos de la Constante de Hubble no parecen coincidir con las estimaciones teóricas.

La influencia de la materia oscura

La física de la evolución del Universo basada en el modelo estándar de la cosmología predice que la Constante de Hubble es de 67,5 kilómetros por segundo por megaparsec, con una incertidumbre de 1 kilómetro por segundo por megaparsec. La diferencia entre los valores medidos en el nuevo estudio y los teóricos es de de 7,5 kilómetros por segundo por megaparsec, muy superior a lo que se puede esperar de acuerdo a las incertidumbres estadísticas. ¿Por que se produce esa diferencia?

La realidad es que las galaxias se mueven individualmente, además de fluir con la expansión general del Universo. Las desviaciones con respecto a la expansión del cosmos surgen debido a las influencias gravitatorias de los cúmulos de materia, en escalas que van desde la Tierra y el Sol hasta congregaciones de galaxias con más de quinientos millones de años luz. Al parecer, la misteriosa materia oscura es el componente que domina estas escalas más grandes y que influye en las mediciones. 

Al conocer con mayor precisión los movimientos de las galaxias en respuesta a la masa que las rodea, los científicos pueden recrear las órbitas que han seguido las galaxias desde que se formaron, obteniendo una mejor comprensión de cómo se han desarrollado las vastas estructuras dominadas por la materia oscura a lo largo de los eones. Esta compleja dinámica es la que nos acerca a una mayor precisión sobre cómo se expande el cosmos y cuánto se alejan al mismo tiempo cada una de las galaxias en forma individual.

Referencias

Cosmicflows-4. R. Brent Tully et al. ArXiv (2022). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.11238

Cosmicflows-4: the baryonic Tully–Fisher relation providing ∼10 000 distances Get access Arrow. Ehsan Kourkchi et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stac303