Este hombre afirma que podríamos vivir en el centro de un vacío cósmico de 2 mil millones de años luz de ancho que no debería existir

Los astrónomos afirman que podríamos vivir en el centro de un vacío cósmico de 2.000 millones de años luz de ancho que desafía las leyes de la cosmología. Una lista cada vez mayor de observaciones sugiere que vivimos en el punto de mira de un gigantesco vacío cósmico, el más grande jamás observado. Sugirieron por primera vez la existencia de un vacío de este tipo en 2013 y, desde entonces, se han ido acumulando pruebas de su existencia. Es posible que vivamos en un vacío que no debería existir.

Según una teoría fundamental de la cosmología llamada principio cosmológico, la materia del universo debería estar distribuida de manera uniforme en escalas muy grandes. Esta idea es importante porque permite a los científicos utilizar las mismas leyes de la física para los objetos cercanos a nosotros y para los lejanos, incluso en los confines del universo primitivo. Básicamente, todo sigue las mismas reglas universales.

Este enfoque nos ayuda a estudiar y comprender mejor el universo y sugiere que los grandes espacios vacíos, como en el que podríamos vivir, en realidad no deberían existir. Sin embargo, muchas observaciones realizadas en los últimos diez años indican que la materia en el universo en realidad podría concentrarse en áreas de alta y baja densidad, lo que significa que podría no estar distribuida de manera tan uniforme como pensábamos. 

“A estas alturas está bastante claro que nos encontramos en una subdensidad significativa”, dijo Indranil Banik, investigador postdoctoral en la Universidad de St. Andrews. “Hay algunas personas que todavía se oponen a ello en cierta medida. Por ejemplo, algunas personas han argumentado correctamente que tal vacío no debería existir en el modelo estándar, lo cual es cierto. Lamentablemente, eso no prueba que no exista”, agregó.

Indranil Banik es un cosmólogo que estudia la tensión de Hubble, que es la observación de que el Universo se está expandiendo más rápido a nivel local de lo esperado según las primeras observaciones del Universo. Cree que esta expansión más rápida puede deberse a un vacío local o a una subdensidad, lo que crea una “burbuja de Hubble” en la que la tasa de expansión parece más alta debido al flujo de salida del vacío.

Desde finales de 2020, ha publicado varios artículos sobre este tema. Su principal evidencia sugiere que el Universo es más antiguo de lo que sería si la tasa de expansión local fuera precisa, lo que coincide con los métodos del Universo temprano. Esto implica que el gradiente de corrimiento al rojo observado con la distancia es mayor en comparación con un Universo en expansión uniforme, probablemente debido a las velocidades peculiares de salida, lo que indica que podríamos estar en un vacío gigante que es aproximadamente un 20% menos denso que el promedio cósmico. 

El vacío del KBC desafía las leyes de la cosmología

Banik fue coautor de un artículo publicado a fines del año pasado en la revista revisada por pares Monthly Notices of the Royal Astronomical Society que sugiere que podríamos vivir cerca del centro de este vacío, llamado el vacío KBC, que tiene aproximadamente 2 mil millones de años luz de ancho. Lo suficientemente ancho como para que quepan 20.000 galaxias de la Vía Láctea en una fila que se extiende de un extremo al otro.

El artículo sugiere que el modelo de materia oscura fría Λ (ΛCDM) del universo presenta serios problemas en comparación con diversas observaciones. El mayor problema es la tensión de Hubble, que tiene un nivel de confianza superior a 5σ (un nivel muy alto de significación estadística). Los recuentos de galaxias revelan el supervacío Keenan-Barger-Cowie (KBC), una gran área con menos galaxias de hasta 300 megaparsecs (Mpc), que no encaja bien con el modelo ΛCDM.

Trabajos previos de Haslbauer et al. demostraron que una constante de Hubble local más alta puede ocurrir naturalmente debido a las fuerzas gravitacionales que extraen material del supervacío de KBC. Su modelo predice que las velocidades de las galaxias deberían ser mucho más altas que lo que sugiere el modelo ΛCDM. Esto coincide con un hallazgo reciente de Watkins et al., que descubrió que las galaxias en el catálogo CosmicFlows-4 se mueven significativamente más rápido de lo esperado en escalas de Mpc.

El aumento inesperado de la velocidad de las galaxias crea una tensión de 4,8σ a ciertas distancias. En este estudio, exploramos lo que predice el modelo de Haslbauer et al. para las velocidades de las galaxias en estas escalas. Descubrimos que coincide bien con las observaciones, especialmente si elegimos nuestro punto de vista para alinearlo con las velocidades de las galaxias observadas en una escala de Mpc. Esto demuestra que el modelo anterior, que no se basaba en mediciones de la velocidad de las galaxias, aún podía resolver la tensión de Hubble y explicar el vacío del KBC de una manera consistente con el movimiento observado de nuestro Grupo Local de galaxias. Nuestros resultados sugieren que muchos problemas cosmológicos podrían resolverse si las estructuras en el universo crecieran de manera más eficiente que lo que predice el modelo ΛCDM en escalas mayores.

El vacío del KBC no está totalmente vacío. No puede serlo, porque vivimos en él. Pero, si los cálculos de Banik y sus colegas son correctos, el vacío estaría aproximadamente un 20% más vacío que el espacio fuera de su frontera. Puede que no parezca un gran déficit, pero es suficiente para causar un comportamiento confuso en nuestro vecindario cósmico local, según el estudio reciente.

Las estrellas y galaxias cercanas se alejan de nosotros más rápido de lo esperado. Los cosmólogos utilizan un valor llamado constante de Hubble para medir la velocidad de expansión del universo. Esta constante debería ser la misma en todas partes, pero las galaxias y estrellas locales parecen alejarse más rápido de lo que sugiere, lo que desafía nuestra comprensión de cómo se expande el universo.

Los astrónomos no se ponen de acuerdo sobre la causa de la diferencia en la constante de Hubble, llamada tensión de Hubble. Banik y su equipo creen que un vacío en el espacio podría ser la respuesta. Sugieren que las áreas con una gravedad más fuerte fuera del vacío atraen galaxias y estrellas hacia ellas. Esta atracción podría explicar por qué los objetos cercanos muestran una constante de Hubble más alta. En el vacío, las cosas se mueven más rápido, dirigiéndose hacia regiones más densas del espacio.

¿Misterio resuelto? Aún no.

Si existe un vacío en el cosmos, podría cambiar nuestra forma de entender las leyes físicas. La teoría de Banik sugiere que este vacío podría explicar por qué la constante de Hubble es más alta en nuestra área del espacio.

El cosmólogo Brian Keating cree que la idea es razonable, pero plantea interrogantes sobre hasta dónde llegan los efectos del vacío. Si el vacío no es típico de todo el universo, puede que no explique por completo la tensión de Hubble. Keating también señala que los resultados de Banik dependen del modelo de vacío utilizado, que afecta a las predicciones sobre cómo se mueven las galaxias. Por lo tanto, aunque el vacío podría ofrecer una posible solución, aún no es definitiva.

Existen otras teorías, como la de la energía oscura temprana, que también podrían explicar la tensión de Hubble. Sin embargo, Banik cree que esta teoría contradice algunos hechos sobre el universo, como la edad de las estrellas antiguas.

Banik planea estudiar los datos de las supernovas para ver si la constante de Hubble coincide con la cosmología estándar más allá del vacío. Si su teoría es correcta, no debería haber tensión de Hubble fuera del vacío. Por ahora, la tensión de Hubble sigue sin resolverse.

F