© K. Migkas et al. 2020, CC BY-SA 3.0 IGO.El mapa muestra en diferentes colores la tasa de expansión del Universo: el morado indica la tasa más lenta y los tonos naranja y amarillo la tasa más rápida.
Según esta suposición, el Universo tiene, a pesar de algunas diferencias locales, las mismas propiedades en cada dirección a gran escala.
Esta hipótesis, conocida como isotropía, ha sido respaldada por observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB).
El CMB, remanente directo del Big Bang, refleja el estado del Universo cuando estaba en su infancia, con solo 380.000 años de edad.
La distribución uniforme del CMB en el cielo sugiere que en esos primeros días el Universo debió expandirse rápidamente y al mismo ritmo en todas las direcciones.
Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que esta premisa clave de la cosmología podría estar equivocada.
Diferencias significativas
"Hemos observado el comportamiento de más de 800 cúmulos de galaxias en el Universo actual", explica el astrónomo Konstantinos Migkas.
"Si la hipótesis de la isotropía fuera correcta, las propiedades de los cúmulos serían uniformes en todo el cielo. Pero en realidad vimos diferencias significativas", añade Migkas.
"Vimos que los grupos de galaxias con las mismas propiedades, con temperaturas similares, parecían ser menos brillantes de lo que esperaríamos en una dirección del cielo y más brillantes de lo esperado en otra dirección", dice Thomas Reiprich, otro de los investigadores.
Y añade: "la diferencia fue bastante significativa, alrededor del 30 por ciento. Estas diferencias no son aleatorias, sino que tienen un patrón claro según la dirección en la que observamos en el cielo".
Otras explicaciones
Antes de desafiar el modelo cosmológico aceptado hasta ahora, que proporciona la base para estimar las distancias entre los cúmulos de galaxias, los autores de esta investigación analizaron otras posibles explicaciones.
Tal vez, podría haber nubes de gas o polvo no detectadas que oscurecen la vista y hacen que los grupos en un área determinada parezcan más tenues. Los datos, sin embargo, no son compatibles con este escenario.
Otra posibilidad: en algunas regiones del universo, la distribución de los grupos de galaxias podría verse afectada por flujos masivos, movimientos de materia a gran escala causados por la atracción gravitacional de estructuras extremadamente masivas, como los grandes grupos de galaxias.
Según los investigadores, esta hipótesis también parece poco probable.
Anisotropía
Según los investigadores, eso significa que en realidad el universo no es isotrópico, como se ha creído hasta ahora, sino anisotrópico.
La anisotropía es la propiedad de la materia según la cual cualidades como la velocidad de propagación de la luz varían según la dirección en que son examinadas.
"Si el Universo es verdaderamente anisotrópico, aunque solo sea en los últimos miles de millones de años, eso significaría un gran cambio de paradigma porque la dirección de cada objeto debería tenerse en cuenta cuando analizamos sus propiedades", dice Migka.
"Por ejemplo, hoy estimamos la distancia de objetos muy distantes en el Universo aplicando un conjunto de parámetros y ecuaciones cosmológicas. Creemos que estos parámetros son los mismos en todas partes. Pero si nuestras conclusiones son correctas, tendríamos que revisar todas nuestras conclusiones anteriores", añade.
¿Energía oscura?
Los científicos especulan con que este posible efecto desigual en la expansión cósmica podría ser causado por la energía oscura, el componente misterioso del cosmos que representa la mayoría, alrededor del 69%, de su energía total.
El próximo telescopio Euclid de la ESA, diseñado para obtener imágenes de miles de millones de galaxias y analizar la expansión del cosmos, su aceleración y la naturaleza de la energía oscura, podría ayudar a resolver este misterio en el futuro.
Aunque estudios anteriores han sugerido que el Universo actual podría no expandirse de manera uniforme en todas las direcciones, es la primera vez que se obtiene una demostración con cúmulos de galaxias en rayos X.
Sin embargo, la muestra incluida en el estudio aún es relativamente pequeña para sacar conclusiones definitivas, por lo que nuevas investigaciones serán necesarias para confirmar que el modelo cosmológico actual necesita ser replanteado.
Referencia
Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX-T scaling relation. K. Migkas et al. Astronomy & Astrophysics, Volume 636, April 2020. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936602
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