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Ciencia

El gran imán de la Vía Láctea

La fuerza gravitacional de una enorme estructura, ubicada a 500 millones de años luz, atrae a nuestra galaxia hacia ella

NASALa misteriosa materia oscura (en azul), alrededor de un grupo de galaxias: Shapley tiene siete veces más partículas invisibles que visiblesNASA

A comienzos de 1986, un grupo de astrónomos radicados en Estados Unidos e Inglaterra, autodenominado “Los Siete Samurais”, demostró que la Vía Láctea y otras galaxias vecinas se mueven más rápidamente, más que la velocidad estimada de expansión del Universo. Una anomalía cosmológica parecería arrastrarlas a 400 kilómetros por segundo más allá de lo esperado, en dirección a las constelaciones de Hidra y Centauro. La explicación para tal aceleración inesperada debería ser la presencia de una cantidad colosal de masa no identificada en esa región del Universo, que funcionaria como un imán gravitacional con relación a la nuestra y a otras galaxias adyacentes. Como un Gran Atractor, tal el término acuñado por los científicos para designar al fenómeno. Desde entonces, muchos astrofísicos han intentado (y aún lo intentan) ubicar al origen de la perturbación, sin llegar a una respuesta definitiva. En un artículo que saldrá publicado este mismo año en la revista científica europea Astronomy and Astrophysics, un equipo internacional de investigadores que contó con la participación de un brasileño, afirma haber detectado la estructura que responde por la mitad del efecto Gran Atractor. Sería el supercluster Shapley, un megaagrupamiento de galaxias ubicado a poco menos de 500 millones de años luz de nosotros (un año luz equivale a la distancia recorrida por la luz en un año, de alrededor de 9,5 billones de kilómetros).

Dicho supercluster, descubierto en la década de 1930 por el astrónomo estadounidense Harlow Shapley, compuesto por 44 clusters (agrupamientos o racimos) menores, cada uno con centenas o miles de galaxias, se ubica al norte de la constelación de Centauro y es visible únicamente en el Hemisferio Sur terrestre, siempre con el auxilio de telescopios. Su formato es el de una nube ovalada de galaxias. De sus clusters centrales emanan rayos X, un indicio de que allí hay gas a temperaturas superiores a los 10 millones de grados Celsius. Debido a sus gigantescas proporciones, Shapley es considerado por algunos astrofísicos como la mayor estructura ubicada en el llamado Universo local, que engloba a todo aquello que existe a una distancia de unos 500 millones de años luz de la Tierra. “Es alrededor de 40 veces mayor que el grupo local de galaxias”, compara Laerte Sodré, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG/ USP), uno de los autores de este trabajo. El grupo local, del cual forman parte la Vía Láctea, la nebulosa de Andrómeda y otras tres decenas de galaxias, mide aproximadamente tres millones de años luz.

El supercluster Shapley reúne números impresionantes. Empezando por su longitud, que se extiende por 120 millones de años luz. Su densidad también es casi inimaginable: si fuera una pelota, su volumen sería equivalente al de una esfera con un radio de 80 millones de años luz. Su masa, de acuerdo con los cálculos del estudio, es aproximadamente 5 x 1.016 veces mayor que la del Sol. Los astrofísicos no saben cuántas galaxias existen en toda esa estructura, pero conocen la velocidad de 5.701 de ellas. En síntesis, el supercluster es una estructura descomunal, muy rara en el Cosmos, cuya fuerza gravitacional arrastraría en su dirección a nuestra galaxia y sus vecinas. “Falta ahora descubrir una cantidad de materia idéntica a Shapley, en la misma dirección del Cosmos, para explicar el movimiento particular de nuestra galaxia”, afirma el astrofísico Dominique Proust, del Observatorio de París, principal autor del nuevo estudio sobre la naturaleza del Gran Atractor, que también incluye a investigadores chilenos, argentinos y australianos.

Una de las dificultades de esta línea de investigación se refiere a la obtención de datos confiables sobre la masa contenida en un supercluster. Sin este tipo de información, se hace difícil estimar el orden de magnitud del campo gravitacional que puede emerger de esa megaestructura. En busca de la posible fuente del Gran Atractor, el equipo multinacional de astrofísicos primeramente calculó, o consultó en los registros disponibles, la velocidad de recesión de 8.632 galaxias situadas en la dirección de las constelaciones de Hidra y Centauro, la región del Cosmos hacia la cual la Vía Láctea es llevada.

La mayoría de estas galaxias pertenece al supercluster Shapley. Otras son de áreas vecinas, como el supercluster Hidra-Centauro, o de clusters menores. La velocidad de recesión registra el ritmo con que un objeto se aleja de su observador. En 1929, el astrofísico estadounidense Edwin Hubble – el primer hombre que demostró que el Universo estaba en expansión y no era estático – estableció la ley cosmológica que indica que, cuanto más lejos de la Vía Láctea se encontraba una galaxia, más rápidamente se alejaba de nosotros. En otras palabras, cuanto más lejos estuviera una galaxia, mayor es su velocidad de recesión. Y el hecho de tener en manos este tipo de registro, al margen de los datos sobre la luminosidad de las estrellas y galaxias, ayuda a alimentar los modelos empleados por los astrofísicos para estimar la densidad de objetos y formaciones celestes de gran porte.

Si la propuesta del nuevo estudio resultase ser correcta, al menos la mitad del Gran Atractor estaría ubicada a una distancia del grupo local de galaxias mucho mayor que la que apuntaban las estimaciones anteriores. La mayoría de los trabajos se basa en la idea de que esta anomalía gravitacional es provocada por estructuras cósmicas más cercanas a la Tierra, ubicada a entre 150 millones y 250 millones de años luz. Antes y en dirección hacia Shapley hay otro megaagrupamiento de galaxias y clusters de galaxias: el supercluster Hidra-Centauro, ubicado a aproximadamente unos 200 millones de años luz. Ciertos investigadores creen que la materia responsable del efecto Gran Atractor se encuentra en algún punto de ese supercluster, que es el más cercano a la Vía Láctea. “Es perfectamente posible que el supercluster Shapley sea una parte significativa del Gran Atractor, pero las evidencias que he reunido hasta ahora sugieren que unos dos tercios del efecto total proviene de regiones más cercanas”, dice el astrofísico inglés Donald Lynden-Bell, de la Universidad de Cambridge, uno de “Los Siete Samurais”, que descubrieron esta perturbación gravitacional.

El equipo encabezado por Dominique Proust, del Observatorio de París, como era de esperarse, no coincide con la visión del británico. “El supercluster Hidra-Centauro se ubica en frente del Shapley, pero no podría producir el campo gravitacional necesario como para justificar el desplazamiento del grupo local de galaxias en dirección hacia él”, sostiene el astrofísico francés. “Este movimiento debe asociarse a una estructura con mucho más masa, el Shapley”. Laerte Sodré machaca sobre lo mismo. “El tema no está resuelto, pero nuestro estudio indica que el Shapley aporta bastante al Gran Atractor”, sostiene el investigador del IAG/ USP. A decir verdad, el artículo de Astronomy and Astrophysics sostiene la tesis de que este supercluster es mucho mayor de lo que se imaginaba “por lo tanto, es capaz de originar campos gravitacionales aún más fuertes” y posee “puentes” que lo conectan al supercluster Hidra-Centauro, ubicado más cerca de la Vía Láctea.

La dinámica del Universo – La determinación de la naturaleza del Gran Atractor, es sin lugar a dudas importante para la comprensión de las estructuras celestes que alteran los movimientos de la Vía Láctea, una galaxia en el interior de la cual, en medio a centenas de miles millones de estrellas, se encuentran el Sol, la Tierra y los demás planetas del sistema solar. Pero la relevancia de este campo de estudios tiene repercusiones aún más fundamentales: puede ayudar a entender mejor las variables que actúan en la dinámica del Universo que, según la teoría más aceptada en el medio científico, está expandiéndose desde el Big Bang, la hipotética explosión primordial que habría creado el Cosmos hace 13.700 millones de años. Hoy en día existen evidencias de que la distribución de la materia en el Universo no es uniforme. Algunas regiones del espacio son aparentemente grandes vacíos, sin materia visible, mientras que otras presentan enormes concentraciones de estrellas y galaxias, dando origen a megaestructuras cósmicas, como los superclusters. Incluso en el interior de estas gigantes formaciones cósmicas, la presencia de materia no es pareja en todos sus sectores. En otras palabras, no es fácil tener una noción clara acerca de la densidad de todo el Universo o incluso de algunas de sus zonas. “Los modelos cosmológicos dependen mucho de este tipo de datos”, sostiene Proust, quien además de ser astrofísico, y a pesar de su apellido literario, es en realidad músico (toca el órgano en la iglesia de Notre Dame de la Asunción, en Meudon, alrededores de París, y ha grabado CD’s con la obra de autores como el británico William Herschel, astrónomo y compositor que vivió entre 1738 y 1822). “Una de las cuestiones actuales consiste en descubrir por qué parece faltar materia en el Universo.”

La región del Cosmos que sería fuente de la mitad del Gran Atractor no es una excepción a esa regla. La parte visible de Shapley parece ser apenas la punta del supercluster, según creen los científicos. En el aparente vacío que existe entre sus miles de galaxias, debe haber mucha materia oscura, un misterioso tipo de partícula que aparentemente no emite ni absorbe luz. “Hay más o menos siete veces más materia oscura que materia visible en Shapley”, estima Sodré. La existencia de este tipo de materia, aceptada por la mayoría de los  astrofísicos, sólo puede inferirse por la influencia de su campo gravitacional sobre los cuerpos vecinos. Si el movimiento de una galaxia o de una estrella es afectado en una proporción no compatible con la masa visible de los objetos cósmicos en sus alrededores, por ejemplo, esta perturbación suele explicarse por la presencia en esa región del espacio de partículas invisibles de acuerdo con las formas directas de observación cósmica. Hasta el final de la década pasada, se pensaba que más del 90% del Universo estaba compuesto de materia oscura. Desde entonces, y con el descubrimiento de la aún más intrigante energía oscura, una fuerza que funcionaria como un contrapunto a la gravedad, alejando en vez de atraer a la masa de los cuerpos celestes, la cantidad de materia oscura empezó a calcularse en alrededor del 23% del total del Universo (la materia visible respondería por tan sólo el 4% del Cosmos, y la energía oscura, por el 73%). En caso de que este razonamiento esté en lo cierto, Shapley, el corazón del Gran Atractor, es posiblemente uno de los puntos del Universo local con más materia y energía oscuras.

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