Un gran misteri cosmològic

El descobriment d'una segona estructura ultra gran a l'espai llunyà desafia encara més allò que entenem sobre l'univers. El descobriment d'una segona estructura ultra gran a l'univers remot ha posat encara més en dubte alguns dels supòsits bàsics de la cosmologia.

El Gran Anell del Cel es troba a 9.200 milions d'anys llum de la Terra. Té un diàmetre d'uns 1.300 milions d'anys llum i una circumferència d'uns 4.000 milions d'anys llum. Si poguéssim sortir i veure'l directament, el diàmetre del Gran Anell necessitaria unes 15 llunes plenes per cobrir-lo.

Es tracta de la segona estructura ultra gran descoberta per l'estudiant de doctorat de la University of Central Lancashire (UCLan) Alexia López, que fa dos anys també va descobrir l'Arc Gegant al Cel. Sorprenentment, el Gran Anell i l'Arc Gegant, de 3.300 milions d'anys llum de diàmetre, es troben al mateix veïnatge cosmològic: es veuen a la mateixa distància, al mateix temps còsmic i estan separats només 12 graus al cel.

Clic a la imatge per engrandir. Una imatge artística de com es veuria el gran anell (mostrat en blau) al cel. Crèdit de la imatge de fons: Stellarium.

Alexia comenta: "Cap d'aquestes dues estructures ultra grans és fàcil d'explicar en la nostra comprensió actual de l'univers. I les mides ultra grans, les formes distintives i la proximitat cosmològica sens dubte ens han d'estar dient una cosa important, però què exactament?"

"Una possibilitat és que el Gran Anell estigui relacionat amb les Oscil·lacions Acústiques Bariòniques (BAO). Les BAO sorgeixen d'oscil·lacions a l'univers primitiu i avui haurien d'aparèixer, almenys estadísticament, com petxines esfèriques en la disposició de les galàxies. No obstant, l'anàlisi detallada del Gran Anell va revelar que no és realment compatible amb l'explicació BAO: el Gran Anell és massa gran i no és esfèric”.

Podrien caldre altres explicacions, explicacions que s'apartin del que generalment es considera l'entesa estàndard en cosmologia. Una possibilitat podria ser una teoria diferent, la Cosmologia Cíclica Conformada (CCC), proposada pel premi Nobel Sir Roger Penrose. Els anells de l'univers podrien ser un senyal de la CCC.

"Podríem esperar potser una estructura excessivament gran en tot el nostre univers observable. Tot i això, el Gran Anell i l'Arc Gegant són dues estructures enormes i fins i tot veïnes cosmològicament, cosa que resulta extraordinàriament fascinant", apuntava Alexia López.

Una altra explicació podria ser l'efecte del pas de cordes còsmiques. Les cordes còsmiques són "defectes topològics" filamentosos de grans dimensions que podrien haver-se creat a l'univers primitiu. Un altre premi Nobel, Jim Peebles, va plantejar recentment la hipòtesi que les cordes còsmiques podrien tenir un paper a l'origen d'algunes altres peculiaritats en la distribució a gran escala de les galàxies.

A més, el Gran Anell desafia el Principi Cosmològic, com ho va fer anteriorment l'Arc Gegant. I si el Gran Anell i l'Arc Gegant formen junts una estructura encara més gran, el desafiament al Principi Cosmològic es torna encara més convincent.

Aquestes grans estructures -i n'hi ha d'altres trobades per altres cosmòlegs- desafien la nostra idea de com és una regió "mitjana" de l'espai. Superen el límit de mida del que es considera teòricament viable i plantegen desafiaments potencials al Principi Cosmològic.

Comenta Alexia: "El Principi Cosmològic suposa que la part de l´univers que podem veure es considera una 'mostra justa' de com esperem que sigui la resta de l´univers. Esperem que la matèria estigui distribuïda uniformement per tot l´espai quan veiem l´univers a gran escala, per la qual cosa no hi hauria d'haver irregularitats perceptibles per sobre d'una certa grandària”.
 

Els cosmòlegs calculen que el límit teòric actual de la mida de les estructures és de 1.200 milions d'anys llum, però aquestes dues estructures són molt més grans: l'Arc Gegant és gairebé tres vegades més gran i la circumferència del Gran Anell és comparable a la longitud de l'Arc Gegant.

A partir de les teories cosmològiques actuals, pensàvem que estructures d'aquesta escala no eren possibles. Es podia esperar una sola estructura d'aquesta mida a tot l'univers observable. No obstant, el Gran Anell i l'Arc Gegant són dues estructures enormes i fins i tot veïnes cosmològicament, cosa que resulta extraordinàriament fascinant.

Clic a la imatge per engrandir. El Gran Anell està centrat prop de 0 a l'eix x, abastant aproximadament de -650 a +650 a l'eix x (equivalent a 1.300 milions d'anys llum).

"Aquestes dades que estem veient estan tan lluny que han trigat la meitat de la vida de l'univers a arribar fins a nosaltres, així que d'una època en què l'univers era unes 1,8 vegades més petit del que és ara" diu Alexia López

El Gran Anell apareix com un anell gairebé perfecte al cel, però l'anàlisi posterior d'Alexia revela que té més aviat forma d'espiral, com un llevataps, que està alineat cara a cara amb la Terra. L'Arc Gegant, que té aproximadament 1/15 del radi de l'univers observable, es mostra com una enorme mitja lluna, gairebé simètrica, de galàxies a l'univers remot. Té el doble de mida que la cridanera Gran Muralla Sloan de galàxies i cúmuls que s'observa a l'univers relativament proper.

"El Gran Anell i l'Arc Gegant es troben a la mateixa distància de nosaltres, a prop de la constel·lació del Bover, cosa que significa que van existir a la mateixa època còsmica, quan l'univers tenia només la meitat de la seva edat actual", va comentar Alexia. "També es troben a la mateixa regió del cel, a 12 graus de distància quan s'observa el cel nocturn".

Identificar dues extraordinàries estructures ultra grans en una configuració tan propera planteja la possibilitat que juntes formin un sistema cosmològic encara més extraordinari.

Aquestes dades que estem observant estan tan lluny que han trigat la meitat de la vida de l'univers a arribar fins a nosaltres, per això procedeixen d'una època en què l'univers era unes 1,8 vegades més petit del que és ara" . El Gran Anell i l'Arc Gegant, tant individualment com junts, ens ofereixen un gran misteri cosmològic mentre treballem per comprendre l'univers i el desenvolupament.

Alexia, juntament amb el seu assessor, el Dr. Roger Clowes, tots dos de l'Institut Jeremiah Horrocks d'UCLan, i el seu col·laborador Gerard Williger, de la Universitat de Louisville (EUA), van descobrir la nova estructura observant les línies d'absorció als espectres dels quàsars de l'Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Utilitzant el mateix mètode que va conduir al descobriment de l'Arc Gegant, van observar els sistemes d'absorció de Magnesi-II (o MgII, que vol dir que l'àtom ha perdut un electró) retroil·luminats per quàsars, que són galàxies remotes superlluminoses. Aquests quàsars, molt distants i molt brillants, actuen com a llums gegants que il·luminen galàxies distants, però molt més febles, que altrament passarien desapercebudes.

Alexia va presentar els seus descobriments sobre el Gran Anell a la 243a reunió de la Societat Astronòmica Americana (AAS), celebrada el 10 de gener. L'AAS convida els investigadors amb troballes potencialment revolucionàries a compartir els seus treballs amb la comunitat astronòmica mundial.

Ho he vist aquí.