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Por Mariana Pereyra

 

Ho’oleilana : una burbuja cósmica que revela conocimientos acerca del antiguo universo

 

En septiembre de 2023 fue publicada en The Astrophysical Journal la investigación Ho’oleilana: An Individual Baryon Acoustic Oscillation? realizada en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Háwai por el astrónomo Richard Brent Tully y su equipo. Inesperadamente, encontraron una estructura cósmica gigantesca poblada de galaxias. Lo que al parecer tendría rastros de una oscilación acústica bariónica (BAO, del inglés baryon acoustic oscillation). 
El descubrimiento fue encontrado mientras se analizaban datos observacionales sobre las mayores distancias observadas en el espacio. 
Se trata de una burbuja que se extiende a lo largo de casi mil millones de años luz. Es decir, aproximadamente a lo largo de 9 000 trillones de kilómetros.
Al parecer podría ser un remanente del universo primitivo. Pero ¿qué es una BAO?, ¿y qué secretos podría revelarnos esta antigua reliquia cósmica?
“No lo estábamos buscando. Es tan grande que se derrama hasta los bordes del sector del cielo que estábamos analizando {…} Cómo mejora la densidad de las galaxias es una característica mucho más fuerte de lo esperado. El gran diámetro de mil millones de años luz supera las expectativas teóricas. Si su formación y evolución están de acuerdo con la teoría, este BAO estaría más cerca de lo previsto, lo que implica un alto valor para la tasa de expansión del universo”, analiza Tully, responsable del equipo que llevó a cabo el hallazgo, y profesor emérito del Instituto de Astronomía de la Universidad de Háwai. En la investigación colaboraron Daniel Pomarède del Instituto de Investigación sobre las Leyes Fundamentales del Universo, CEA Universidad París-Saclay, y el investigador de la Escuela de Matemáticas y Físicas de la Universidad de Queensland, Australia, Cullen Howlett.

 

Burbuja Ho’oleilana. La región roja (izquierda) muestra una envoltura encerrada por la oscilación acústica de bariones (BAO), con galaxias individuales representadas como pequeños puntos luminosos. Las nubes azules muestran la gran red cósmica que transporta las galaxias. Créditos: Frédéric Durillon, Animea Studio; Daniel Pomarède, IRFU, Universidad CEA París-Saclay.
Cultura hawaiana en la astronomía
La utilización de nombres hawaianos para denominar descubrimientos astronómicos es una práctica común en esta disciplina. El proyecto Hua He Inoa ofrecido por el Centro de Astronomía Imiloa en asociación con observatorios astronómicos con sede en Háwai, conecta prácticas indígenas tradicionales con la denominación oficial de los descubrimientos astronómicos. 
Esto se debe en gran parte a la importancia del Archipiélago de Háwai en la observación astronómica ya que su ubicación geográfica es privilegiada para la observación del cielo. Consta de unos trece observatorios con telescopios en el volcán Mauna Kea, que emplean los astrónomos de todo el mundo.
La burbuja de galaxias descubierta, en particular, fue nombrada Ho’oleilana en referencia al antiguo poema religioso hawaiano: “Kumulipo”. La poesía relata la evolución de la Tierra y de la humanidad. El nombre alude a la importancia que podría tener este descubrimiento como pieza clave en el estudio de la evolución del universo.
Otro ejemplo que adoptó un nombre hawaiano fue el asteroide Oumuamua (descubierto el 19 de octubre del 2017). Su nombre significa “explorador” (ou: “alcanzar”, y mua: “primero” o “antes de»). Refiere así a un objeto que habría funcionado como explorador o mensajero de un mensaje antiguo para la humanidad. 
Las BAO y su origen
Las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO) son enormes burbujas de materia que representan un patrón característico de oscilaciones en la distribución de la materia a gran escala en el universo. Se obtiene mediante la medición de los cambios del brillo de la materia (se nombra materia bariónica a las partículas -materia estelar, gas y polvo-, que pueden interactuar con la luz). 

 

Representación de las oscilaciones acústicas bariónicas. Crédito: recreación por Zosia Rostomian, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
La conocida Teoría del Big Bang predice que el universo se  inició con fluctuaciones cuánticas que dieron origen a una gran explosión (como se puede apreciar en la figura 3).

 

Representación de la evolución del universo. Créditos: NASA / WMAP Science Team.
En sus primeros 400 millones de años el universo se parecía a un plasma ardiente (comparable con el estado de la materia del interior del Sol),  que se encontraba en una región muy pequeña. Durante ese período las áreas más pobladas de materia comenzaron a colapsar (agruparse) debido a la gravedad que luchaba contra la radiación que trataba de mantener dispersa a la materia. La batalla que se desarrolló entre la gravedad y la radiación dio lugar a oscilaciones en el plasma (ondas similares a las que se generan en el agua cuando se arroja una roca) que luego se expandieron hacia el espacio exterior.

 

Por lo tanto, las BAO se crearon cuando aquellas oscilaciones se expandieron hacia el espacio provocando patrones en la distribución de materia.
Las ondas de mayor amplitud en el universo primitivo estaban limitadas a causa de la distancia que una onda de sonido puede recorrer.  Esa distancia está determinada por la velocidad del sonido en el plasma (aproximadamente 500 millones de años luz). Una vez que el universo se enfrió y la fase de plasma concluyó, aquellas ondas se estabilizaron. No obstante, las grandes ondas continuaron viajando a través de la materia bariónica durante la evolución del universo.

 

Representación gráfica de las oscilaciones de ondas acústicas. Créditos: Christophe Dang Ngoc Chan. 
Como resultado, las galaxias se formaron en lugares donde había más densidad, en estructuras enormes parecidas a burbujas. De tal forma que los patrones de la distribución de las galaxias podrían revelar las propiedades de las ondas que quedaron “fijadas” en la distribución de materia, dejando una huella característica que se puede observar en la actualidad. 

 

Implicancias en la cosmología
Las BAO como Ho’oleilana se predicen con base en las teorías actuales del inicio del universo y de la comprensión actual acerca de cómo evolucionó en el tiempo. Es por eso que Ho’oleilana, podría ser una huella fosilizada en la materia que ofrece información del universo antiguo. De un universo que existió más de 13 mil millones de años atrás.
El nuevo hallazgo de los astrónomos ayuda a comprender no sólo los misterios de la evolución temprana de las galaxias sino que también qué tan rápido se está expandiendo realmente el universo, entre otras cuestiones, a causa de la proximidad en que se encuentra Ho’oleilana. 
Grandes descubrimientos como Ho’oleilana ocurren constantemente en el campo de la astronomía, indicando así a la gran cantidad de misterios que el cosmos aún reserva. 

 

Fuentes:
Ho’oleilana: An Individual Baryon Acoustic Oscillation?
Vast bubble of galaxies discovered, given Hawaiian name
Timeline of the Universe 
Giant cosmic bubble of galaxies thought to be relic from early universe
A Hue He Inoa: hawaiian culture-based celestial naming
Observaciones de ESO muestran que el primer asteroide interestelar (Omuamua) no se parece a nada visto antes

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