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El movimiento de las galaxias sugiere que el universo puede ser más joven de lo que pensábamos

El universo puede ser más joven de lo que pensábamos, según los movimientos de las galaxias satélite que revelan cuán recientemente se dividieron en grupos de galaxias.

Según las mediciones de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB) realizadas por la misión Planck de la Agencia Espacial Europea, el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años. El cálculo se basa en el llamado Modelo Estándar de Cosmología, que describe un universo plano dominado por energía y materia oscuras, cuya expansión se está acelerando.

Luego, el modelo estándar se utilizó como base para simulaciones por supercomputadoras que podían trazar el crecimiento de estructuras a gran escala en el universo: galaxias, cúmulos de galaxias y cadenas y paredes de galaxias gigantes.

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Sin embargo, estos modelos ahora entran en conflicto con nuevas mediciones del movimiento de pares de galaxias, que no coinciden con lo que nos dicen las simulaciones.

En un nuevo estudio, los astrónomos dirigidos por Guo Qi del Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China estudiaron pares de satélites en cúmulos de galaxias.

Los grupos de galaxias son pequeños conjuntos de galaxias, como nuestro propio Grupo Local, en el que algunas galaxias grandes se combinan con un grupo de galaxias más pequeñas. Al igual que los cúmulos de galaxias más grandes, estos se forman donde se encuentran los filamentos de la red cósmica de materia que abarca el universo, y las galaxias más pequeñas se mueven a lo largo de los filamentos antes de caer en el cúmulo.

El equipo de Qi utilizó observaciones del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) de 813 grupos de galaxias a unos 600 millones de años luz de la Tierra, centrándose en las galaxias más masivas de cada grupo y midiendo la forma en que se mueve un par de satélites.

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Descubrieron que la proporción de galaxias satélite que giraban en sentido contrario entre sí (en otras palabras, orbitaban la galaxia más grande en direcciones opuestas) era mayor que en simulaciones por computadora de estructuras a gran escala como la Simulación Millennium y el modelo Illustris TNG300. ambos basados ​​en el modelo estándar de Planck para la descripción de tareas.

Esta es una situación natural si un satélite acaba de entrar en órbita alrededor de una galaxia más grande del grupo. Pero con el tiempo, los grupos y cúmulos de galaxias deberían alcanzar un estado de relajación dinámica, con la mayoría de los satélites girando juntos. Si los grupos de galaxias y los cúmulos de estrellas se fusionan como sugiere el modelo estándar, entonces la proporción de satélites en rotación contraria debería ser menor. El hecho de que constituyan una proporción mayor del satélite es un problema para el modelo estándar.

«Encontramos en los datos del SDSS que las galaxias satélite se están acumulando/cayendo en cúmulos de galaxias gigantes, con una señal más fuerte de ensamblaje en curso en comparación con las simulaciones con parámetros de Planck», dijo Qi a Space en un correo electrónico.com.

En otras palabras, las galaxias satélites parecen haberse separado recientemente en sus propios cúmulos.

«Esto sugiere que el universo es más joven de lo que sugieren las observaciones de Planck del fondo cósmico de microondas. Desafortunadamente, este trabajo no puede estimar cuantitativamente la edad del universo».

Esto se debe a que los modelos de cómo se mueven los pares de satélites y se forman los grupos todavía dejan muy poco espacio para estar seguros de cuánto más joven es el universo, según sugieren estos resultados, que 13.800 millones de años.

Si son correctos, los nuevos hallazgos significan que hay un problema en el Modelo Estándar y que algunas de nuestras suposiciones sobre el universo deben ser erróneas. De hecho, una paradoja cósmica que los científicos están investigando actualmente puede ser la respuesta.

La tasa de expansión del universo está definida por un número llamado constante de Hubble. Planck midió la constante de Hubble en 67,8 kilómetros por segundo por megaparsec, es decir, el volumen del espacio se expande 67,8 kilómetros (42,1 millas) por segundo por megaparsec. (Un megaparsec equivale aproximadamente a (3,26 millones de años luz). Basándose en esta tasa de expansión, los cosmólogos pudieron calcular la edad del universo en 13,8 mil millones de años retrocediendo el reloj.

Sin embargo, las observaciones del corrimiento al rojo de una supernova de tipo Ia de una enana blanca en explosión indican un valor de 73,2 kilómetros (45,5 millas) por segundo por megaparsec para la constante de Hubble. A este ritmo de expansión, retroceder el reloj daría una edad mucho más joven, 12.600 millones de años.

Ambas mediciones de la constante de Hubble se consideran impecables, pero son muy diferentes. Esta paradoja se llama «tensión de Hubble».

Cuando se le preguntó si la edad más joven sugerida por los pares de satélites en el grupo de galaxias respalda las tasas de expansión más rápidas medidas por las supernovas, Qi dijo: «Ciertamente podría estar relacionado con el problema de tensión del Hubble».

Sin embargo, hay otros obstáculos que superar. Si reducimos demasiado la edad del universo, los astrónomos se encontrarán en la incómoda posición de saber que las estrellas son más antiguas que el universo mismo.

Quizás la explicación resida en otros aspectos del Modelo Estándar. Por ejemplo, el modelo se basa en gran medida en la materia oscura, pero hasta ahora los científicos no saben qué es la materia oscura. Otros investigadores creen que la materia oscura no existe en absoluto y que sus efectos gravitacionales pueden explicarse por modificaciones en las leyes de la gravedad a bajas aceleraciones, como las que experimentan las galaxias satélite que operan a mayores distancias. El equipo de Qi descubrió que los pares de satélites con radios orbitales más grandes tenían más probabilidades de girar en direcciones opuestas.

Ahora, más datos son bienvenidos. El mismo fenómeno se aplica a los cúmulos de galaxias más grandes, dijo Qi, pero los cúmulos de galaxias tienden a estar más lejos, y el tamaño de muestra limitado actual y la mala calidad de los datos hacen que cualquier medición no sea concluyente.

El universo es viejo, sin importar qué valor de edad sea correcto, pero estos nuevos resultados sugieren que podría recuperar parte de su juventud.

Los nuevos hallazgos fueron publicados el 22 de enero en la revista Nature Astronomy.

Publicado originalmente en Space.com.

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