La Vía Láctea podría residir en el corazón de un colosal vacío, una “burbuja” de mil millones de años luz que altera nuestra percepción del cosmos: acelera la expansión a nuestro alrededor. Una solución elegante a un problema que ha desconcertado a los científicos durante más de una década: la tensión de Hubble.
Una nueva teoría astronómica, compartida esta semana en la Reunión Nacional de Astronomía (NAM) de la Royal Astronomical Society en Durham y dirigida por el Dr. Indranil Banik, del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, sugiere que la Vía Láctea, y con ella nuestro planeta, podría encontrarse en el interior de un gigantesco vacío cósmico. Esta idea, lejos de ser una simple curiosidad, ofrece una posible solución a uno de los mayores enigmas de la cosmología moderna: la “tensión de Hubble”.
Desde que Edwin Hubble descubrió en 1929 que el universo se expande, los científicos han intentado medir con precisión la velocidad de esta expansión, un valor conocido como la constante de Hubble. Sin embargo, ha surgido una discrepancia fundamental. Las mediciones del universo cercano y reciente indican una velocidad de expansión más rápida que la que se predice al extrapolar los datos del universo primitivo y distante, utilizando el modelo cosmológico estándar.
Esta diferencia, conocida como la tensión de Hubble, ha desafiado a los físicos desde 2013, cuando se publicaron los datos de alta precisión del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Estos resultados proporcionaron una medida muy precisa de la expansión a partir del universo temprano, que entró en claro conflicto con las mediciones locales. Esta discrepancia entre las mediciones, estadísticamente significativa, se convirtió en un problema central en la cosmología que todavía no se ha resuelto, sugiriendo que podría faltar una pieza clave en nuestra comprensión del cosmos.
La hipótesis del vacío local
La nueva teoría astronómica podría haber dado con esa pieza clave: la Tierra no ocupa un lugar promedio en el universo, sino que reside cerca del centro de una inmensa región con una densidad de materia significativamente menor que el promedio cósmico, un “vacío local”.
Según esta teoría, la materia circundante, que es más densa, ejercería una atracción gravitacional sobre la materia dentro del vacío, tirando de ella hacia el exterior. Este efecto provocaría que el vacío se volviera progresivamente más vacío con el tiempo.
Para un observador situado dentro de este vacío, como nosotros, los objetos celestes se alejarían a una velocidad superior a la que lo harían si el vacío no existiera. Esto generaría la apariencia de una tasa de expansión local más rápida, resolviendo así la tensión de Hubble sin necesidad de alterar las leyes fundamentales de la física.
Para que el modelo sea viable, este vacío debería tener un radio de aproximadamente mil millones de años luz y una densidad un 20% inferior a la media del universo. Aunque el recuento directo de galaxias en nuestro vecindario cósmico apoya esta idea al mostrar una menor densidad, la existencia de un vacío tan vasto y profundo entra en conflicto con el modelo cosmológico estándar, que predice una distribución de la materia mucho más uniforme a gran escala.
El “sonido del Big Bang” como evidencia clave
Sin embargo, la evidencia más reciente y convincente a favor de esta hipótesis proviene del análisis de las Oscilaciones Acústicas Bariónicas (BAO, por sus siglas en inglés), descritas como “el sonido del Big Bang”. Estas son ondas de sonido que se propagaron por el universo primordial hasta que se enfrió lo suficiente como para que se formaran átomos neutros, momento en el que quedaron “congeladas” en el espacio. Estas ondas fósiles actúan como una “regla estándar” cósmica, permitiendo a los astrónomos medir la historia de la expansión del universo.
El Dr. Banik y su equipo demostraron que la presencia de un vacío local distorsionaría sutilmente la relación entre la escala angular de estas ondas y su desplazamiento al rojo (el estiramiento de la luz debido a la expansión). Al analizar los datos de BAO recopilados durante los últimos 20 años, su estudio concluyó que un modelo cosmológico que incluye un vacío local es cien millones de veces más probable que un modelo sin vacío que intente ajustarse a las observaciones del universo primitivo.
Cronómetros cósmicos
Para comprobarlo, los investigadores se proponen contrastar su modelo del vacío local con otros métodos para medir la expansión cósmica, como los así llamados “cronómetros cósmicos”.
Esta técnica utiliza como “relojes” a galaxias muy masivas y evolucionadas que ya no forman estrellas. Al comparar la edad de estos “relojes” a diferentes distancias de nosotros, los astrónomos pueden calcular directamente la velocidad de expansión del universo (el parámetro de Hubble) en diferentes momentos de la historia cósmica.
Este método proporciona una medición directa y local de la expansión, sin depender del modelo cosmológico estándar que la teoría del vacío precisamente cuestiona. Si la hipótesis del vacío es correcta, los cronómetros cósmicos deberían revelar que la tasa de expansión es, en efecto, más rápida en nuestro vecindario cósmico en comparación con zonas más lejanas. Esto se debería al tirón gravitacional de las estructuras más densas que rodean el vacío.
Lo que consideran los autores de este trabajo es que, mientras que el análisis de las BAO (el “eco del Big Bang”) sugiere la existencia de un vacío, los cronómetros cósmicos pueden verificar sus efectos de forma directa. Si sus mediciones confirman este gradiente en la expansión, sería la prueba definitiva de que nuestro domicilio en el cosmos es, efectivamente, el centro de un gigantesco vacío, sin que sepamos muy bien todavía lo que eso significa.