Un equipo de astrofísicos ha confirmado que la distribución de las galaxias conserva una orientación preferente a escalas cercanas a un gigapársec (más de 3.200 millones de años luz), un resultado que cuestiona directamente el principio cosmológico, uno de los fundamentos sobre los que se construye el modelo estándar del universo. El estudio, publicado en la revista Nature, muestra que el cosmos podría no ser tan uniforme cuando se observa a las mayores escalas conocidas.

Durante décadas, los cosmólogos han asumido que, aunque el universo esté lleno de cúmulos, filamentos y enormes vacíos, si ampliamos suficientemente la perspectiva, toda esa complejidad acaba desapareciendo estadísticamente. Sin embargo, los nuevos resultados sugieren que esas estructuras conservan una sorprendente coherencia direccional incluso a distancias donde la teoría predice que deberían diluirse.

Como un inmenso tapiz cuyos hilos continúan alineados mucho más allá del horizonte esperado, el universo vuelve a recordar que todavía guarda secretos capaces de poner a prueba nuestras mejores teorías.

El mayor mapa del universo revela una dirección inesperada

El trabajo, dirigido por los astrofísicos Francesco Sylos Labini y Marco Galoppo, se basa en los datos obtenidos por Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), uno de los proyectos internacionales más ambiciosos para cartografiar la posición de millones de galaxias con una precisión sin precedentes.

En lugar de limitarse a estudiar la cantidad de galaxias existentes en cada región del espacio, los investigadores analizaron la orientación de millones de pares de galaxias separados por la misma distancia. Si el universo fuera completamente isótropo (es decir, idéntico en todas las direcciones cuando se observa a gran escala), esas parejas deberían distribuirse aleatoriamente, sin mostrar preferencias.

Pero ocurrió algo muy distinto. Los datos revelaron un exceso estadísticamente significativo de pares de galaxias alineados en determinadas direcciones, formando auténticas "crestas" que delatan la presencia de gigantescas estructuras filamentosas extendidas durante cientos de megapársecs.

Y hay un detalle que llamó especialmente la atención de los investigadores: esas alineaciones no desaparecen al aumentar la escala de observación, como predice el modelo cosmológico estándar.

Para detectar esta señal emplearon una nueva herramienta estadística denominada Angular Distribution of Pairwise Distances (ADPD), desarrollada específicamente para medir correlaciones direccionales sin introducir parámetros arbitrarios. Según los autores, esta técnica permite identificar patrones que otros métodos tradicionales podrían pasar por alto.

Las simulaciones del universo no consiguen reproducir lo observado

Detectar una anomalía no basta: también hay que demostrar que no es fruto del azar ni de un error experimental. Por ello, los investigadores compararon los datos reales con distintos escenarios teóricos.

En primer lugar utilizaron distribuciones completamente aleatorias, equivalentes a un universo donde las galaxias estuvieran repartidas sin ninguna estructura. Posteriormente recurrieron a centenares de simulaciones basadas en el modelo ΛCDM, el marco cosmológico actualmente aceptado, que incorpora materia oscura, energía oscura y la evolución gravitatoria del universo.

El contraste fue contundente. Mientras las simulaciones recuperaban rápidamente una distribución uniforme conforme aumentaba la distancia entre galaxias, las observaciones reales mantenían una marcada anisotropía incluso en las mayores escalas analizadas.

Los autores sometieron además el resultado a numerosas comprobaciones para descartar posibles errores sistemáticos. Verificaron que la geometría del sondeo no generaba artificialmente las alineaciones, comprobaron que el efecto producido por las velocidades peculiares de las galaxias no podía explicar la señal y realizaron pruebas mezclando aleatoriamente las posiciones angulares de las galaxias. En todos esos casos, la anisotropía desaparecía, reforzando la idea de que el fenómeno observado pertenece realmente a la distribución cósmica.

Otro aspecto especialmente llamativo fue su significación estadística. Ninguna de las 330 simulaciones utilizadas logró reproducir la intensidad de la señal encontrada en varias de las muestras analizadas, lo que proporciona una confianza superior a 3,4 sigmas mediante un análisis muy conservador. Empleando métodos estadísticos menos restrictivos, la discrepancia incluso supera el umbral de 5 sigmas, considerado habitualmente el estándar para anunciar un descubrimiento en física.

 

¿Está en peligro el principio cosmológico?

El principio cosmológico sostiene que, a escalas suficientemente grandes, el universo debe ser homogéneo e isótropo, una hipótesis que constituye uno de los pilares fundamentales del modelo ΛCDM y de gran parte de la cosmología moderna. Los nuevos resultados no implican necesariamente que ese modelo sea incorrecto, pero sí indican que la transición hacia esa supuesta uniformidad podría producirse a escalas mucho mayores de las previstas o incluso requerir una revisión conceptual.

Los investigadores observaron que la intensidad de las alineaciones no disminuye progresivamente con la distancia. En lugar de ello, la señal alcanza una especie de meseta, lo que sugiere que las enormes estructuras cósmicas continúan dominando las propiedades estadísticas de la distribución galáctica incluso a escalas cercanas al gigapársec.

Pero hay una pregunta aún sin respuesta: ¿se trata de una propiedad fundamental del universo o simplemente de una consecuencia de que todavía observamos un volumen insuficiente del cosmos? Responderla exigirá nuevos datos. Las futuras publicaciones de DESI y las observaciones del satélite Euclid permitirán explorar regiones aún más extensas del universo observable y comprobar si estas gigantescas alineaciones persisten o terminan desapareciendo.

NATIONAL GEOGRAPHIC