Para comprender la naturaleza de nuestro cosmos, se requiere un mapa preciso de la distribución de galaxias en él. Durante décadas, los astrónomos sospecharon que algo enorme se ocultaba tras el denso disco de polvo de la Vía Láctea. Se descubrieron distorsiones indirectas, apenas perceptibles, en el movimiento de las galaxias, que indicaban fuerzas gravitacionales inexplicables. Sin embargo, la estructura en sí y su tamaño permanecieron ocultos en una zona del cielo de difícil observación.
Ahora, utilizando el radiotelescopio sudafricano MeerKAT, los astrónomos han podido enfocar esta masa oculta. El resultado, disponible como preimpresión en arXiv y enviado a Revista de Astronomía y Astrofísica , Esta imagen representa la fotografía más detallada hasta la fecha del supercúmulo de Vela. Descubierto recientemente, en 2016, este colosal cúmulo de galaxias se encuentra a unos 800 millones de años luz de distancia y abarca unos 300 millones de años luz de diámetro.
El supercúmulo de Vela también se encuentra más allá de uno de los obstáculos más difíciles de detectar en astronomía: la zona de evitación. Esta región, donde el denso plano de la Vía Láctea bloquea la luz visible, oscurece casi una quinta parte del cielo. Los telescopios ópticos simplemente no pueden ver a través de ella. «Vela era una especie de fantasma», afirma Renée Kraan-Korteweg, profesora de astronomía en la Universidad de Ciudad del Cabo y experta en la estructura a gran escala del universo local. Kraan-Korteweg lideró el equipo que descubrió el supercúmulo de Vela y es coautora de este artículo. «Podíamos inferir su presencia, pero no podíamos determinar su tamaño exacto».
La nave espacial MeerKAT, lanzada en 2018, revoluciona este método mediante el uso de ondas de radio. En lugar de depender de la luz estelar, que es absorbida por el polvo, detecta la línea de emisión del hidrógeno neutro a una longitud de onda de 21 centímetros (dentro del rango de radio), una señal que atraviesa el polvo prácticamente sin obstáculos. El uso de esta nave espacial para explorar la escala de Vela ha resultado revolucionario.
Una vista a través de la Vía Láctea
El telescopio MeerKAT es capaz de detectar débiles señales de hidrógeno en galaxias ocultas tras la Vía Láctea. Cada detección tiene su propia "huella digital": la frecuencia de la línea de hidrógeno varía según la velocidad de recesión de la galaxia, un fenómeno conocido como corrimiento al rojo. Dado que la velocidad de recesión depende de la distancia debido a la expansión del universo, medir este corrimiento nos permite determinar la distancia a la galaxia.
«"Al rastrear la línea de hidrógeno neutro en miles de galaxias, estamos reconstruyendo eficazmente su estructura en tres dimensiones", explica Constantinos Kolokitas, radioastrónomo del Observatorio Sudafricano de Radioastronomía e investigador afiliado a la Universidad de Rhodes, que no participó en el estudio reciente.
El estudio descubrió más de 2000 galaxias no observadas previamente, completando así un vacío existente en los mapas cósmicos. Lo que inicialmente parecía un tenue cúmulo de materia ha evolucionado hasta convertirse en una estructura masiva con dos núcleos densos, que probablemente se mueven uno hacia el otro dentro de un sistema gravitacional mayor.
Fundamentalmente, la señal de hidrógeno va más allá de simplemente indicar la ubicación de las galaxias. Si bien rastrea el hidrógeno en toda la población galáctica, es particularmente eficaz para identificar reservorios de gas más fríos y densos: la materia prima a partir de la cual se forman nuevas estrellas. En este sentido, el mapa revela no solo la ubicación de la materia, sino también dónde podrían surgir en el futuro condiciones favorables para la formación estelar.
Peso pesado oculto
Ahora que Vela ha sido cartografiada, su magnitud es innegable. Se estima que la estructura contiene 30 millones de billones (3 x 10¹⁶) de masas solares de material, lo que la convierte en una de las estructuras más masivas conocidas en el universo cercano. Su enorme influencia gravitacional está transformando la comprensión que tienen los astrónomos del movimiento a escala cósmica.
«En cosmología, la masa determina el destino», afirma Kolokitas. «Estas estructuras crean cuencas gravitacionales, regiones que atraen a las galaxias hacia el interior y dan lugar a flujos a gran escala». Esto tiene implicaciones mucho más amplias para nuestro planeta de lo que podría parecer en un principio.
Los astrónomos saben desde hace tiempo que el Grupo Local de galaxias —la Vía Láctea, Andrómeda y sus satélites— se desplaza por el espacio a aproximadamente 2,2 millones de kilómetros por hora (1,3 millones de millas por hora) con respecto a la radiación cósmica de fondo de microondas que impregna todo el universo. La atracción gravitatoria de estructuras conocidas como el Gran Atractor y la Concentración de Shapley explica gran parte de este movimiento. Pero no todo. Vela parece aportar parte de esta atracción gravitatoria faltante.
Debido a su posición y masa, contribuye significativamente al movimiento de nuestra galaxia, ayudando a resolver una discrepancia de larga data en los modelos de flujo cósmico.
Más allá de su papel gravitacional, Vela demuestra que el Universo que hemos explorado está incompleto.
Históricamente, los astrónomos han considerado implícitamente la Zona de Evitación como una región de menor importancia, un espacio vacío donde probablemente no resida nada significativo. Vela ha cuestionado esta suposición. «No se trata de un simple ajuste menor», afirma Kraan-Korteweg. «Estamos hablando de estructuras a la escala de las mayores formaciones conocidas en el universo, ocultas a plena vista».
Si una de estas estructuras ha logrado permanecer sin ser detectada durante tanto tiempo, es posible que otras aún estén esperando entre bastidores.
Este mapa 3D muestra superestructuras en el universo local. Las regiones curvas que rodean cada estructura representan "reservorios" donde se acumula la materia, y las líneas de colores representan el movimiento de las galaxias. Crédito: Jérôme Leca, RSA Cosmos, Saint-Étienne, Francia (CC BY-ND 4.0)
Profundizando
Las observaciones de MeerKAT ya se encuentran entre las más sensibles jamás realizadas en el hemisferio sur, pero son solo un anticipo de lo que está por venir. El próximo proyecto Square Kilometre Array (SKA) profundizará los estudios radiotelescópicos al detectar galaxias más débiles y rastrear los finos hilos que conectan los supercúmulos en una red cósmica más amplia que se extiende por todo el universo.
Si el telescopio MeerKAT ha detectado el núcleo de Vela, el SKA podría revelar cómo está conectado a estructuras aún mayores que las que podemos detectar actualmente. Con el tiempo, la zona de evasión podría desaparecer, a medida que los astrónomos aprendan a ver a través de ella.
Incluso en un universo bien estudiado, grandes estructuras pueden pasar desapercibidas, y el descubrimiento de Vela lo demuestra. Lo que antes era un punto ciego se ha convertido ahora en una de las regiones más reveladoras del cielo y clave para comprender cómo se mueven las galaxias, incluida la nuestra, por el espacio. En este sentido, este descubrimiento no se limita a añadir otra estructura al mapa, sino que supone un perfeccionamiento del mapa mismo.
El artículo "Descubren un supercúmulo gigante oculto tras la Vía Láctea" apareció por primera vez en la revista Astronomy Magazine.