Podríamos estar viviendo en medio de un gigantesco vacío cósmico

Un nuevo estudio resuelve el rompecabezas de la expansión del Universo sugiriendo que vivimos en un vacío gigante en el espacio, concretamente en un área con una densidad inferior a la media. Esto explicaría las diferencias existentes al medir la expansión del cosmos en las galaxias cercanas con respecto a los resultados que se obtienen al analizar el remanente del Big Bang o fondo cósmico de microondas: el vacío cósmico local incluiría “escapes de materia”, produciendo de esta forma la diferencia en las mediciones que marca la “tensión de Hubble”.

Un reciente artículo publicado en The Conversation por el científico Indranil Banik, de la Universidad de St Andrews, en Escocia, resume las conclusiones de una nueva investigación realizada por el propio Banik y otras colegas, que aparece en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En el estudio, los investigadores postulan que la expansión del Universo podría explicarse mediante la existencia de un gigantesco “vacío cósmico”.

El problema de la expansión cósmica

Banik explica que uno de los mayores misterios de la cosmología es la velocidad a la que el Universo se está expandiendo. Esto se puede predecir utilizando el modelo estándar de cosmología, también conocido como Materia oscura fría (MIDC). Este modelo se basa en observaciones detalladas de la luz remanente del Big Bang, o sea el llamado fondo cósmico de microondas (CMB).

Pero la expansión del cosmos hace que las galaxias se alejen unas de otras. Cuanto más lejos están de nosotros, más rápido se mueven. La relación entre la velocidad y la distancia de una galaxia se rige por la denominad “constante de Hubble”, que es de aproximadamente 70 kilómetros por segundo por Megaparsec, una unidad de longitud en astronomía. Esto significa que una galaxia se aleja de nosotros a alrededor de 80.000 kilómetros por hora por cada millón de años luz.

Desafortunadamente, el modelo estándar sobre la expansión del Universo está en discusión: los científicos han creado la llamada “tensión de Hubble” para explicar estas diferencias. ¿Qué significa esto? Cuando medimos la tasa de expansión del cosmos utilizando galaxias y supernovas cercanas, el número resultante es un 10% más grande que cuando lo predecimos en función del CMB o fondo cósmico de microondas.

¿Escapes de materia desde el vacío cósmico?

En el nuevo estudio, los científicos presentan una posible explicación para este dilema: sostienen que vivimos en un vacío gigante en el espacio, o sea en un área con una densidad inferior a la media. Los investigadores dicen haber comprobado que esto podría “inflar” las mediciones locales de la expansión cósmica a través de “salidas de materia” del enorme vacío. Los flujos de salida de materia surgirían cuando las regiones más densas que rodean un vacío lo separan, ejerciendo una atracción gravitacional más grande que la materia de menor densidad dentro de ese mismo vacío.

En este escenario, nos encontraríamos cerca del centro de un vacío de unos mil millones de años luz de radio y con una densidad de alrededor del 20% por debajo del promedio para el Universo en su conjunto, o sea que no estaría completamente vacío sino mucho menos denso de lo que suponemos. Esta menor densidad y los “escapes” de materia antes mencionados explicarían por qué las mediciones del cosmos cercano y las del remanente del Big Bang son tan divergentes. 

Referencia

A simultaneous solution to the Hubble tension and observed bulk flow within 250 h−1 Mpc. Sergij Mazurenko, Indranil Banik, Pavel Kroupa and Moritz Haslbauer. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stad3357