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En los primeros mil millones de años del universo, una breve y enigmática fuerza podría haber producido galaxias más brillantes de lo que predice la teoría.
Un equipo de astrofísicos dirigidos por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) plantearon que una misteriosa fuerza podría resolver dos de las mayores incógnitas de la cosmología y llenar algunos importantes vacíos en nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo primitivo.
Resolviendo dos rompecabezas
Esta enigmática fuerza podría solucionar la cuestión de la ‘tensión de Hubble’ y el problema de las desconcertantes observaciones de numerosas galaxias tempranas y brillantes que existieron en una época en la que el universo primitivo debería haber estado mucho menos poblado.
Los físicos presumen que la expansión del universo actual está impulsada por una forma desconocida de energía a la que denominan ‘energía oscura‘. Del mismo modo, creen que, en los primeros momentos, en la expansión del universo actuó un fenómeno hipotético similar denominado ‘energía oscura primitiva o temprana‘ que, después de haber tenido una breve aparición, terminó por desaparecer por completo.
“Tenemos dos rompecabezas que se abren paso”, plantea Rohan Naidu, posdoctorante del MIT y participante del estudio. “Descubrimos que, de hecho, la energía oscura temprana es una solución muy elegante y dispersa para dos de los problemas más urgentes de la cosmología“, subrayó.
Solución a la cuestión de la ‘tensión de Hubble’
Algunos físicos han propuesto que la energía oscura temprana era una especie de fuerza antigravitatoria que contrarrestaría la atracción de la gravedad hacia el interior y aceleraría la expansión temprana del universo. Sospechan que esta fuerza podría ser la clave para resolver la tensión de Hubble, que se refiere a un desajuste en las mediciones de la velocidad de expansión del universo, ya que podría haber acelerado la expansión temprana del universo en una medida que resolvería tal desajuste de mediciones.
Los investigadores del MIT también sugieren que esta fuerza podría explicar la desconcertante cantidad de galaxias brillantes que los astrónomos han observado en el universo primitivo.
El equipo modeló la formación de galaxias en los primeros cientos de millones de años del universo y descubrió que la incorporación de un componente de energía oscura, solo en esa franja de tiempo más temprana, hizo que la cantidad de galaxias que surgieron del entorno primigenio floreciera de manera que coincidía con las observaciones de los astrónomos.
Solución a la cuestión de las galaxias brillantes
El telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA ha descubierto una sorprendente cantidad de galaxias brillantes, tan grandes como la Vía Láctea moderna, que se originaron dentro de los primeros 500 millones de años del universo, cuando tan solo tenía el 3 % de su edad actual. Sin embargo, según los modelos cosmológicos y de formación de galaxias, habrían sido necesarios miles de millones de años para que el gas primordial se fusionara y formara galaxias tan grandes y brillantes como la Vía Láctea.
“Las galaxias brillantes que vio el JWST serían como ver un cúmulo de luces alrededor de grandes ciudades, mientras que la teoría predice algo así como la luz que se produce alrededor de entornos más rurales como el Parque Nacional de Yellowstone”, compara el autor principal del estudio, Xuejian (Jacob) Shen. “Y no esperamos ese cúmulo de luz tan pronto“, asegura. El nuevo estudio se publicó el pasado viernes en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
En su estudio, los físicos se centraron en la formación de halos de materia oscura, regiones del espacio donde la gravedad resulta ser más fuerte y donde la materia comienza a acumularse. “Creemos que los halos de materia oscura son el esqueleto invisible del universo“, explica Shen. “Primero se forman las estructuras de materia oscura y luego se forman las galaxias dentro de estas estructuras. Por lo tanto, esperamos que la cantidad de galaxias brillantes sea proporcional a la cantidad de grandes halos de materia oscura”, agregó.
Los autores del estudio comprobaron que la estructura esquelética del universo primitivo se altera de una manera sutil con la inclusión de la energía oscura temprana en el modelo. “La amplitud de las fluctuaciones aumenta y se obtienen halos más grandes y galaxias más brillantes que las que existían en épocas anteriores, más que en nuestros modelos más convencionales“, concluyó Naidu.
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