Nuestro universo es increíblemente vasto, mayormente misterioso y generalmente confuso. Estamos rodeados de preguntas desconcertantes en escalas grandes y pequeñas. Tenemos algunas respuestas, por supuesto, como el Modelo Estándar de física de partículas, que nos ayudan (al menos a los físicos) a comprender las interacciones subatómicas fundamentales, y la teoría del Big Bang de cómo comenzó el universo, que teje una historia cósmica sobre el pasado 13.8 mil millones de años.
Pero a pesar del éxito de estos modelos, todavía tenemos mucho trabajo por hacer. Por ejemplo, ¿qué demonios es la energía oscura, el nombre que le damos a la fuerza impulsora detrás de la expansión acelerada observada del universo? Y en el extremo opuesto de la escala, ¿qué son exactamente los neutrinos, esas pequeñas partículas fantasmales que se cierran y atraviesan el cosmos sin apenas interactuar con nada?
A primera vista, estas dos preguntas parecen tan radicalmente diferentes en términos de escala y naturaleza y, bueno, todo lo que podríamos asumir que necesitamos responder.
Pero podría ser que un solo experimento podría revelar respuestas a ambos. Un telescopio de la Agencia Espacial Europea está configurado para cartografiar el universo oscuro, mirando hacia atrás en el tiempo, unos 10 mil millones de años, cuando se cree que la energía oscura ha estado furiosa. Vamos a profundizar en.
Ve a lo grande y vete a casa
Para cavar, tenemos que mirar hacia arriba. Dirigirte. En escalas mucho, mucho más grandes que las galaxias (estamos hablando de miles de millones de años luz aquí, amigos), donde nuestro universo se asemeja a una vasta y brillante telaraña. Excepto que esta telaraña no está hecha de seda, sino de galaxias. Zarcillos largos y delgados de galaxias que unen nodos densos y grumosos. Esos nodos son los cúmulos, ciudades bulliciosas de galaxias y gas caliente y rico: enormes y anchas paredes de miles y miles de galaxias. Y entre estas estructuras, ocupando la mayor parte del volumen en el universo, están los grandes vacíos cósmicos, desiertos celestes llenos de nada.
Se llama la red cósmica, y es la cosa más grande del universo.
Esta red cósmica fue construida lentamente en el transcurso de miles de millones de años por la fuerza más débil de la naturaleza: la gravedad. Hace mucho tiempo, cuando el universo era la fracción más pequeña de su tamaño actual, era casi perfectamente uniforme. Pero el "casi" es importante aquí: hubo pequeñas variaciones en la densidad de un lugar a otro, con algunos rincones del universo un poco más abarrotados que el promedio y otros un poco menos.
Con el tiempo, la gravedad puede hacer cosas asombrosas. En el caso de nuestra red cósmica, esas regiones densas ligeramente superiores a la media tenían una gravedad un poco más fuerte, atrayendo su entorno hacia ellas, lo que hacía que esos grupos fueran aún más atractivos, lo que atraía a más vecinos, y así sucesivamente. pronto.
Avance rápido este proceso mil millones de años y habrá desarrollado su propia red cósmica.
Una receta universal
Esa es la imagen general: para hacer una red cósmica, necesitas algunas "cosas", y necesitas algo de gravedad. Pero donde se pone realmente interesante es en los detalles, especialmente los detalles de las cosas.
Diferentes tipos de materia se agruparán y formarán estructuras de manera diferente. Algunos tipos de materia pueden enredarse en sí mismos o necesitan eliminar el exceso de calor antes de que puedan congelarse, mientras que otros pueden unirse fácilmente a la fiesta más cercana. Ciertos tipos de materia se mueven lo suficientemente lento como para que la gravedad pueda hacer su trabajo de manera eficiente, mientras que otros tipos de materia son tan ágiles y ágiles que la gravedad apenas puede tener sus débiles manos sobre ella.
En resumen, si cambias los ingredientes del universo, obtienes redes cósmicas de aspecto diferente. En un escenario, puede haber grupos más ricos y menos vacíos vacíos en comparación con otro escenario, en el que los vacíos dominan totalmente al principio de la historia del cosmos, sin formarse ningún grupo.
Un ingrediente particularmente intrigante es el neutrino, la partícula fantasmal mencionada anteriormente. Como el neutrino es tan ligero, viaja a casi la velocidad de la luz. Esto tiene el efecto de "suavizar" las estructuras en el universo: la gravedad simplemente no puede hacer su trabajo y atraer a los neutrinos a bolitas compactas. Entonces, si agrega demasiados neutrinos al universo, cosas como galaxias enteras terminan sin poder formarse en el universo primitivo.
Pequeños problemas, grandes soluciones
Esto significa que podemos usar la propia red cósmica como un laboratorio gigante de física para estudiar neutrinos. Al examinar la estructura de la red y dividirla en sus diversas partes (grupos, huecos, etc.), podemos obtener un manejo sorprendentemente directo de los neutrinos.
Solo hay un problema molesto: los neutrinos no son el único ingrediente en el universo. Un factor de confusión importante es la presencia de energía oscura, la fuerza misteriosa que está destrozando nuestro universo. Y como habrás sospechado, esto afecta la red cósmica de una manera importante. Después de todo, es un poco difícil construir grandes estructuras en un universo en rápida expansión. Y si solo miras una parte de la red cósmica (por ejemplo, los cúmulos de galaxias), entonces es posible que no tengas suficiente información para distinguir entre los efectos de los neutrinos y los efectos de la energía oscura, los cuales impiden la agrupación de " cosas."
En un reciente artículo publicado en línea en la revista de preimpresión arXiv, los astrónomos explicaron cómo las próximas encuestas de galaxias, como la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea, ayudarán a descubrir propiedades de energía oscura y de neutrinos. El satélite Euclides mapeará las ubicaciones de millones de galaxias, pintando un retrato muy amplio de la red cósmica. Y dentro de esa estructura se encuentran indicios de la historia de nuestro universo, un pasado que depende de sus ingredientes, como los neutrinos y la energía oscura.
Al observar una combinación de los lugares más densos y concurridos del universo (los cúmulos de galaxias) y los lugares más solitarios y vacíos del cosmos (los vacíos), podríamos obtener respuestas tanto a la naturaleza de la energía oscura (que anunciará una era de nuevos conocimientos de física) y la naturaleza de los neutrinos (que harán exactamente lo mismo). Podríamos aprender, por ejemplo, que la energía oscura está empeorando o mejorando, o tal vez incluso sea la misma. Y podríamos aprender cuán masivos son los neutrinos o cuántos de ellos están revoloteando por el universo. Pero pase lo que pase, es difícil saber qué obtendremos hasta que realmente miremos.
Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacialy autor de Tu lugar en el universo.
