Son muchas las cosas que giran en el Universo, desde pequeñas hasta enormes, y los astrónomos han encontrado ahora las más grandes. En nuestro mundo pueden rotar tanto los electrones alrededor de los átomos como las peonzas y los patinadores artísticos. Estos ejemplos ya suponen una gran diferencia de escala, ya que un patinador o patinadora artística es 10 mil millones de veces más grande que un átomo, y si nos alejamos de un patinador artístico hacia escalas mayores podemos alcanzar longitudes de decenas de miles de años luz, como el radio de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Esta tambiénn gira, con un período de rotación, o "año galáctico", de cientos de millones de años.
Ahora, un estudio internacional en el que ha participado el investigador Ikerbasque en la UPV/EHU, Mark Neyrinck, ha medido la rotación de los filamentos intergalácticos, considerados los elementos giratorios más largos, del Universo. El equipo midió esta rotación a través de simulaciones por ordenador que modelan la formación de galaxias y la red cósmica de filamentos que une a las galaxias.
El filamento giratorio típico que estudiaron tiene decenas de millones de años luz de longitud y millones de años luz de espesor, girando alrededor de su eje en lugar de a lo largo. Esta rotación no es como un cuerpo sólido o un eje de automóvil, de modo que los bordes de la columna se mueven mucho más rápido que la materia cerca del centro. Tampoco es como un vórtice o un tornado, con velocidades mucho más rápidas en el centro; por el contrario, se sitúa entre estos extremos. Un filamento también suele tener una subestructura sustancial, compuesta quizás por muchas galaxias a lo largo de él. Si un año galáctico es largo, un año filamentario es absolutamente inconcebible. La mayoría de ellos aún tiene que completar una rotación completa desde que se formaron hace miles de millones de años. Algunos giran más rápido, y su gran tamaño significa que la velocidad de rotación sigue siendo muy alta para los estándares humanos, cientos de miles de km/h.
Al enterarse de este hallazgo teórico, otro equipo, dirigido por Peng Wang y Noam Libeskind del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam, decidió buscar filamentos giratorios en el Universo real. En una muestra de galaxias y filamentos del Sloan Digital Sky Survey, que mapea millones de galaxias en el cielo, descubrieron que muchos filamentos giran. Este nuevo artículo se publicó ayer en la revista Nature Astronomy, https://www.nature.com/articles/s41550-021-01380-6. Una simulación por ordenador contiene las velocidades y posiciones de la materia necesarias para medir las rotaciones, pero en el Universo real, la medición tiene que ser un poco menos directa. Los astrónomos pueden medir si un objeto se está alejando o acercando midiendo su corrimiento al rojo o al azul Doppler. El equipo de observación descubrió que muchos filamentos que se extienden por el cielo tienen galaxias moviéndose hacia nosotros por un lado y galaxias alejándose por el otro; de lo que concluyeron que la explicación más simple de este fenómeno es que los filamentos están girando.
Su hallazgo ha verificado en gran medida las predicciones teóricas. Esta es una de las raras situaciones en las que una predicción teórica es confirmada por observaciones casi simultáneamente. Aunque varios astrónomos habían descubierto que los filamentos son entornos giratorios que pueden hacer girar las galaxias, la idea de medir las rotaciones de los filamentos se inspiró en algo totalmente diferente, un modelo de juguete de origami de la red cósmica, desarrollado por el investigador Ikerbasque en la UPV/EHU, Mark Neyrinck. En este modelo de juguete de origami, todas las galaxias y filamentos de la red cósmica surgen de pliegues impulsados por la gravedad en una versión tridimensional del papel de origami. Es un poco como cortar una pieza angular de un cubo de gelatina y volverla a colocar encima del resto de la gelatina, sólo que las rodajas de gelatina de materia oscura pueden atravesarse entre sí para formar estructuras como ésta.
En este modelo, un filamento es un Toblerone cósmico https://www.youtube.com/watch?v=0BCYh2rmx9k y generalmente lleva rotación; si un filamento está vinculado a una galaxia en rotación (y normalmente lo está), debe rotar. "Es asombroso que este modelo de juguete basado en pliegues retorcidos de origami pueda explicar la forma en que giran los filamentos en el Universo real", dijo Neyrinck. "No conozco un mejor ejemplo de un desvío aparente a través del arte que permita un descubrimiento científico".
Referencia bibliográfica: https://arxiv.org/abs/2006.02418
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