Un estudio que tiene más de diez años, hecho en el Telescopio Magellan Baade, en el Observatorio Las Campanas, de Carnegie, en Chile, ha mostrado la posibilidad de un nuevo enfoque para responder a este misterio fundamental del universo, que básicamente tiene que ver con su estructura.
Los resultados, liderados por Daniel Kerson, de Carnegie, se han publicado en las Noticias Mensuales de la Real Academia de Astronomía.
Describiendo lo indescriptible
Kelson se preguntó: ¿Cómo describir lo indescriptible? La respuesta que halló fue: «Tomando un nuevo enfoque a todo el problema».
«Nuestra táctica nos da una visión intuitiva de cómo la gravedad ha manejado el crecimiento de la estructura desde los primeros tiempos del universo», dice uno de los co-autores, Andrew Benson.
«Esta es una observación directa basada en una de las pruebas que son pilares de la cosmología».
Se sabe que las primeras galaxias se formaron hace un par de millones de años después de la Gran Explosión, el Big Bang. Eso inició cuando el universo estaba caliente y era una sopa de partículas extremadamente energéticas.
En la medida que el material se expandió después del Big Bang, se empezó a enfriar y muchas de las partículas se volvieron simplemente hidrógeno. Había parches más densos que otros y eventualmente, su gravedad influyó en la trayectoria final del universo en expansión, formando las primeras estructuras del cosmos.
El asunto es pues entender la diferencia en las densidades que permitió crear estructuras grandes y pequeñas, las cuales se formaron en algunos lugares y no en otros, lo que ha sido por años un tema de discusión fascinante en la ciencia.
Pero hasta ahora, las habilidades de los astrónomos para modelar cómo creció esta estructura que ya tiene alrededor de 13 mil millones de años, tiene sus limitaciones matemáticas.
Y es que, a decir de Benson, «las interacciones gravitacionales que ocurrieron entre las partículas en el universo son tan complejas de explicar que no nos sirven las matemáticas simples».
La solución es hacer aproximaciones matemáticas
Por ello, los astrónomos empezaron a usar aproximaciones matemáticas, las cuales comprometen la precisión de sus modelos.
Esto puede simularse en la computadora usando modelos numéricos para todas las interacciones entre galaxias, pero no para todas las interacciones que ocurren entre partículas, porque esto es demasiado complicado.
«Un punto clave de nuestro trabajo fue contar la masa presente en las estrellas que hallamos en una enorme selección de galaxias distantes y usar esta información para formular un nuevo enfoque, para así entender cómo se formó la estructura del universo», explicó Kelson.
El equipo de trabajo es muy grande: Louis Abramson, Shannon Patel, Stephen Shectman, Alan Dressler, Patrick McCarthy y John S. Mulchaey, así como Rik Williams (que ahora está en Uber Technologies).
Ellos han probado por primera vez que el crecimiento de las proto-estructuras puede ser calculado y promediado en todo el espacio. Y esto ha revelado porqué los bloques más densos crecieron más rápido y los menos densos, más lentamente.
Trabajando en reversa
Un punto interesante en el trabajo fue trabajar en reversa y determinar las distribuciones originales y las razones de crecimiento de las fluctuaciones en la densidad, lo cual daría eventualmente las estructuras a gran escala que determinan la distribución de las galaxias como las vemos ahora.
Así que si tuviésemos que resumir este trabajo, en esencia da una descripción precisa de por qué y cómo la fluctuación de densidades crece en la manera que se observa en el universo real, así como el trabajo de computación que permite especular y entender al universo en su infancia.
«Y todo esto es tan simple que es muy elegante», añade Kelson.
