Un grupo de investigadores ha descubierto una colisión, entre enormes cúmulos de galaxias, que va en contra de la teoría para explicar el funcionamiento del universo. En esencia, tuvo lugar antes de lo que se pensaba posible en su historia, y es una pista de que el Modelo Estándar podría ser menos robusto de lo pensado…
Una gigantesca colisión entre cúmulos de galaxias
Desde hace algún tiempo, se está trabajando, y asentando, las bases sobre cuándo comenzaron las colisiones entre galaxias y en qué momento de la historia pudieron suceder. Sin embargo, el hallazgo de una enorme colisión entre dos cúmulos de galaxias, que se combinaron para formar uno más grande, es problemático. Tuvo lugar cuando el Universo tenía la mitad de su edad. Por sí, este dato no sería muy importante. Sin embargo, la teoría dice que no debería ser posible. Es, literalmente, demasiado pronto para que pudiesen suceder estas colisiones.
El resultado de esa colisión es lo que se conoce como el cúmulo de galaxias El Gordo. Su existencia desafía a lo que establece el Modelo Estándar, que es la mejor herramienta para explicar el universo. El Modelo Estándar (o Modelo Lambda-CDM) permite poner límites al origen y la evolución de las estructuras en el universo. Tiene tres grandes pilares. La constante cosmológica (Lambda), que está asociada con la energía oscura. La materia oscura (que se corresponde con el CDM del nombre) y, por último la materia ordinaria (también llamada bariónica).
Es una herramienta que permite explicar cómo aparecieron las propiedades del universo. En esencia, explica la estructura a gran escala del universo, tal y como se observa en la radiación de fondo de microondas. También describe cómo se distribuyen las galaxias, la abundancia de hidrógeno, helio y litio, así como la aceleración de la expansión del universo. El cúmulo de El Gordo desafía a este modelo porque siembra dudas en la escala de tiempo en la que, en teoría, todo debería suceder si se tiene en cuenta el Modelo Estándar.
Los tiempos de formación de los cúmulos de galaxias
En el Modelo Estándar, en primer lugar, en la historia del universo, se forman las galaxias. Después, comienzan a combinarse y a crear galaxias más grandes y cúmulos de galaxias. Esto tarda un tiempo, por lo que la presencia de El Gordo es temprana, en la historia cósmica, y supone un problema. Un grupo de investigadores ha determinado en qué momento sucedió la colisión que dio lugar a su formación. Tras un análisis detallado, estimaron la masa del cúmulo analizando la luz curvada (por el efecto de lente gravitacional) de galaxias más lejanas.
Esto, y la estimación de masa, fueron posibles gracias a las observaciones del telescopio Hubble. Ahora, se han comparado con estudios más recientes llevados a cabo con el telescopio James Webb. Posteriormente, los investigadores utilizaron simulaciones del Modelo Estándar, no muy detalladas, cubriendo un gran volumen. Estaban buscando parejas de cúmulos de galaxias en esa simulación. La intención era contar cuántas de esas parejas eran relativamente similares al aspecto que tenía El Gordo antes de que se produjese la colisión.
El equipo ha utilizado un método innovador, llamado «lightcone tomography» (puede traducirse como tomografía del cono de luz). Los objetos más distantes se ven en un momento más joven del universo, cuando tenía menos estructura. Los resultados han mostrado una discrepancia importante, con el Modelo Lambda-CDM, para cualquier velocidad de colisión que se pueda considerar plausible. También hay cierta discrepancia en cuanto a la masa que debería tener El Gordo, si bien no parece tan importante como en otros aspectos.
¿Cuándo sucedió la colisión entre cúmulos de galaxias que dio lugar a El Gordo?
El mayor inconveniente es el momento en el que sucedió. La colisión tuvo lugar demasiado pronto. Esto se podría resolver si la colisión hubiera sucedido de manera más rápida. Aunque es posible realizar simulaciones que muestran un escenario así, los investigadores explican que este tipo de fenómeno es tremendamente raro en el Modelo Estándar. Sería poco frecuente encontrar dos cúmulos de galaxias, tan masivos, a distancia tan corta como para colisionar en esa época del universo. A demás, tendrían que moverse, hacia el otro, a una velocidad muy alta.
Las buenas noticias son que el equipo de investigadores ha logrado obtener una medición fiable de la masa del cúmulo, y, junto a su nuevo estudio, podría animar a otros investigadores a realizar simulaciones de El Gordo. Esa medición de masa hace que la discrepancia con el Modelo Estándar no sea tan pronunciada como se pensaba, pero sigue existiendo. En esencia, el problema es que los cúmulos de galaxias deberían tardar mucho más en formarse de lo que lo hizo el Gordo. No es el único, de todos modos, que parece haberse formado muy pronto.
El cúmulo Bala es otro ejemplo de una colisión muy energética entre dos cúmulos de galaxias, si bien tuvo lugar en una época más reciente del cosmos. Esto es, en realidad, una pista más que apunta a que el Modelo Estándar podría ser menos robusto de lo creído. Se han encontrado galaxias, en la infancia del cosmos, que se han formado más rápido de lo que permitiría la teoría. Por lo que habrá que prestar mucha atención a este asunto. Los investigadores han explicado que seguirán estudiando El Gordo para ver si logran encontrar otras discrepancias con el Modelo Estándar…
Estudio
El estudio es E. Asencio, I. Banik y P. Kroupa; «The El Gordo Galaxy Cluster Challenges ΛCDM for Any Plausible Collision Velocity». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 4 de septiembre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
