Radioastrónomos descubren gran agujero en el universo

El agujero más grande jamás imaginado fue hallado por radioastrónomos de Estados Unidos al suroeste de Orión, en la constelación Erídano, y es un monstruo de casi mil millones de años-luz de lado a lado. No es un agujero en el que un viajero cósmico pueda caer: es una zona del espacio en la que al parecer no hay ni estrellas ni galaxias ni agujeros negros. Vaya: no tiene ni siquiera materia oscura.

El hallazgo es tan increíble que algunos astrónomos se rehúsan a creerlo. De ser cierto, obligaría a los cosmólogos a modificar sus teorías sobre la formación de estructura a gran escala en el universo. Nada menos.

Louis Pasteur dijo que el azar favorece a la mente preparada, y Ruy Pérez Tamayo acuñó el término serendipia para aludir a descubrimientos hechos casi por azar. El del Gran Agujero involucró serendipia... y aburrimiento.

Lawrence Rudnick, radioastrónomo de barba entrecana de la Universidad de Minnesota en Minneapólis, había puesto a su equipo a estudiar los datos de un rastreo del cielo producido por el radiotelescopio VLA, el Arreglo Muy Grande, un conjunto de 27 antenas de 25 metros de ancho cada una.

Rudnick dijo a New Scientist que una mañana, aburrido, se preguntó por qué no mirar en la dirección del punto frío del WMAP. Se llama así a una anomalía del mapa de radiación de fondo trazado por la Sonda Wilkinson de Anisotropía de Microondas, WMAP en inglés.

Lanzado en 2003, este aparato mide en detalle el eco térmico de la Gran Explosión que dio origen al universo, y que en general es uniforme en todas las direcciones. Cuando trazó su mapa de todo el cielo, el mapa mostró un punto donde la temperatura es más baja que en el resto: el punto frío. Entonces los cosmólogos y demás expertos se limitaron a poner un signo de interrogación en ese punto.

Cuando el equipo de Rudnick examinó la zona del punto frío del WMAP en el mapa trazado por el VLA, lo que buscaba era fuentes de radio: “Las fuentes de radio rastrean la distribución de masa en el universo. Son los indicadores de galaxias, cúmulos de galaxias y materia oscura”. En breve: donde hay un objeto estelar suele haber una fuente de radio.

No encontraron nada.

A una distancia de entre seis mil y diez mil años-luz de distancia hallaron que en un volumen de casi mil millones de años-luz de ancho casi no había fuentes de radio. La implicación es que es una enorme zona de ese rincón del universo prácticamente no hay estrellas, ni galaxias, ni siquiera materia oscura.

Es cierto que el universo está formado principalmente por espacio vacío, salpicado aquí y allá por materia. Pero hay zonas particularmente desprovistas de materia, aunque nunca se había encontrado nada del tamaño del Gran Agujero. Éste es 40 veces más voluminoso que el hueco más grande jamás hallado.

Rudnick cree tener una explicación, y si tiene razón, la presencia del Gran Agujero robustece las teorías sobre la existencia de materia oscura. Así lo explica: la radiación de fondo, el eco de la Gran Explosión, se mide captando fotones. Éstos cruzan el universo y son afectados por los objetos que encuentran a su paso. Cuando un fotón pasa por el “agujero gravitatorio” de un objeto, como un cúmulo de galaxias, es acelerado por el objeto (gana energía) y luego se desacelera (pierde energía) para salir de ese agujero y continuar su viaje.

Si el universo fuera estático, la energía ganada se compensa con la perdida y el fotón no es afectado por su paso a través del cúmulo de galaxias. Pero como el universo está en expansión, lo que ocurre es que cuando el fotón sale del agujero gravitatorio del cúmulo de galaxias, éste ya se expandió y por tanto su atracción gravitatoria es menor. O sea que el foton no requiere tanta energía para salir como la que ganó al entrar: sale con más energía que la de entrada.

Si el universo fuera homogéneo, los fotones llegados de todas partes irían ganando energía al pasar por diversos objetos de mucha gravedad, pero unos con otros se emparejarían y al final llegarían a nuestros detectores con energías equivalentes.

Con una excepción.

Todos los fotones que pasen por un gran vacío sin estrellas, galaxias y cúmulos, no ganarán energía a su paso por esa zona, de modo que llegarán a nuestros instrumentos un poco más fríos que los demás fotones, y dejarán en el mapa... un punto frío, como el de la WMAP.

Rudnick, su estudiante graduada Shea Brown y su colega en Minnesota Liliya Williams describieron su hallazgo en un reporte que publicará la revista Astrophysical Journal. “No sólo nadie ha encontrado jamás un vacío tan grande; nosotros mismos nunca esperamos hallar uno de este tamaño”, comentó Rudnick.

Algunas dudas

Margaret Geller, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en Cambridge, no está muy convencida de los argumentos a favor del Gran Agujero.

En el mismo sentido, Pablo Fosalba, de la Universidad Autónoma de Barcelona, dice que para creer en él, tendrían que detectarse otros objetos parecidos.

En 2008 se lanzará el satélite Planck, que hará mejores mapas y ayudará a los científicos a decidir si el Gran Agujero existe.

Dos mapas, un vacío

Nada de objetos
Silencio radial
Las antenas del Arreglo Muy Grande (arriba) hicieron un detallado mapa que registra las fuentes de radio en toda la bóveda celeste. Ese mapa indica que en la zona del punto frío de la sonda WMAP hay una extraña ausencia de fuentes de radio, indicativa de una región del espacio desprovista de objetos estelares: estrellas, galaxias, cúmulos y demás.

WMAP
Punto frío
La Sonda Wilkinson de Anisotropía de Microondas (arriba) mapeó el cielo registrando la radiación de fondo. Pero en una zona de la constelación Erídano los fotones que captó son más fríos que los demás. Esto es consistente con la existencia de un gran hueco que impidió a esos fotones ganar energía (abajo).

Monterrey/Horacio Salazar