¿Qué es el supervacío de Eridanus?

Por supuesto, cuanto más nos alejemos de la Tierra, más vacío estará el espacio que nos rodea… Pero nunca estará vacío del todo.

Mientras nos encontremos en el dominio magnético del sol, por ejemplo, el espacio seguirá inundado por el flujo de partículas que emite constantemente nuestra estrella, el llamado viento solar, que llena el espacio con entre 5 y 10 protones por centímetro cúbico o, lo que es lo mismo, entre 5.000.000 y 10.000.000 de núcleos de hidrógeno por metro cúbico.

¿¡Millones de partículas por metro cúbico!? ¡ESO ES UNA BARBARITÉ!

No creas, ¿eh? Lo que pasa es que te falta un poco de perspectiva del tamaño de un protón, voz cursiva, que no es más que un núcleo de hidrógeno. Para que te hagas una idea: en el espacio que ocupa 1 milímetro caben 416.000.000.000.000 protones alineados. Eso son 416 billones.

O sea, que millones de protones por metro cúbico es prácticamente lo mismo que decir nada. Pero no es nada. Aún puede haber menos.

Incluso cuando salimos del dominio del sistema solar y llegamos al espacio interestelar, seguimos moviéndonos por un lugar que no está completamente vacío. Todas las estrellas diluyen su propio viento solar por el espacio a través de distancias cada vez mayores y además hay partículas de gas escapadas de alguna nebulosa flotando por ahí. Tampoco es que el espacio interestelar esté muy lleno, por supuesto, pero sigue contando con alrededor de 1.000.000 de partículas por metro cúbico.

Pero las estrellas están agrupadas formando galaxias y las galaxias están separadas por decenas de miles o millones de años luz de espacio en el que, ahora sí, no hay prácticamente nada: en el espacio intergaláctico sólo encontraríamos entre 2,5 y 10 átomos de hidrógeno por metro cúbico (esta cifra la he sacado de aquí, donde dice que el espacio interestelar tiene una densidad de entre 50 y 200 veces la densidad media del universo y de aquí, donde dice que la densidad media del universo es de 0,2 partículas por cada 4 metros cúbicos).

¿Y entonces qué hay en el supervacío de Eridanus? ¿Qué lo hace tan «súper? ¿Hay algo aún más inexistente que nada?

Para entender la estructura del supervacío de Eridanus, hablemos antes del vacío de Böotes.

En el espacio, miremos en la dirección que miremos encontramos galaxias repartidas de manera bastante uniforme por todo el espacio. Pero hay lugares donde esta regla no se cumple, amplias zonas de espacio que parecen contener un número de galaxias mucho más bajo que el resto de su vecindario. Cuando una de estas zonas contiene menos de una décima parte del número de galaxias que cabría esperar en una zona cualquiera del universo, entonces se dice que esa zona es un vacío.

Mapa donde aparecen varios vacíos que nos rodean. (Fuente)

Y eso es precisamente el vacío de Böotes: un volumen casi esférico de 250 millones de años luz de diámetro (en comparación, la Vía Láctea mide unos 100.000 años luz de diámetro y la galaxia de Andrómeda se encuentra a 2,5 millones de años luz de nosotros)  que en su interior contiene tan sólo 60 galaxias.

En este mapa donde aparecen marcadas las galaxias que se encuentran a una distancia de hasta 1.000 millones de años luz de nosotros se puede ver la localización del Vacío de Böotes.

(Fuente)

Hombre, tampoco parece una zona muy vacía, comparada con el resto.

Tienes razón, voz cursiva, pero hay que tener en cuenta que parece ser que a partir de los 500 años luz de distancia la información está incompleta y que, además, la mayoría de puntos que se encuentran en el interior de ese círculo están por encima o por debajo de este vacío.

Pero, bueno, para que nos hagamos una escala de lo vacío que está este vacío, según el astrónomo Greg Aldering si la Vía Láctea se encontrara en este vacío, no hubiéramos sabido que existían otras galaxias hasta 1960. El motivo es que aparecerían tan débiles en el cielo debido a su lejanía que se hubiera necesitado, como mínimo, tecnología telescópica de los 60 para detectarla.

Personalmente, me ayuda más esta otra figura.

Este estudio concluye que, de media, cada megapársec cúbico del universo observable contiene 12 galaxias. Un megapársec (Mpc) es una medida de distancia que equivale a 3.261.633 años luz. Por tanto, un cubo 1 Mpc de lado debería contener 12 galaxias.

El vacío de Böotes es una zona tiene un volumen de unos 236.000 megapársecs cúbicos. Pero, si en cada megapársec cúbico debería haber 12 galaxias, en el vacío de Böotes tendríamos que encontrar unos 2.832.000 galaxias… Y sólo hay 60. Ese es el nivel de vacío que hay ahí.

FLI-PA. Si el vacío de Böotes es tan hardcore… ¿Qué hay en el súpervacío de Eridanus? O, mejor dicho, ¿qué no hay?

Espera, que te voy a explicar primero cómo se descubrió el supervacío de Eridanus.

Afff,,,

En 2004 se detectó un punto inusualmente frío en el mapa de la radiación de fondo de microondas. El mapa de la radiación de fondo de microondas es lo que obtenemos al medir la temperatura de cada punto del cielo y representarla sobre un plano, que en dos dimensiones forma este óvalo colorido donde las zonas azules representan áreas más frías del cielo y, las rojas, áreas más calientes.

(Fuente)

Esta radiación fue emitida unos 300.000 años después del Big Bang y llega hasta nosotros desde los confines del universo observable.  Por tanto, la radiación de fondo de microondas nos da información sobre qué estaba pasando en el universo en aquella época: las zonas más calientes eran lugares con más actividad y las más frías eran más inactivas y en su distribución se puede ver cómo éstas estructuras han interactuado y evolucionado hasta dar forma al universo actual (este tema lo trataré más a fondo en una entrada futura).

Las variaciones de temperatura entre un punto y otro del mapa son diminutas. De media, la radiación que llega hasta nosotros presenta una variación de sólo 18 milmillonésimas de grado desde cualquier dirección. Por eso resultaba extraño que el punto que se descubrió en 2004 estuviera entre 70 y 140 milmillonésimas de grado más frío que la temperatura media del resto del mapa.

(Fuente)

Desde luego, ahí estaba pasando algo. ¿Qué había provocado un punto tan frío? Aparecieron varias hipótesis.

Una de ellas era que se trataba de un error de medición, algo que siempre está presente en cualquier experimento. Pero, si no era un error, una perturbación tan brusca en la radiación de fondo de microondas podría significar que había algún aspecto nuevo de la física durante la formación del universo que se nos había pasado por alto. La cosmóloga y física teórica Laura Mersini-Houghton sugirió que se podía tratar de la interacción de un universo paralelo con el nuestro poco después del Big Bang pero, por muy emocionante que suene la idea, sus resultados no parecen ajustarse a los datos observados.

Pero existía una tercera opción: que entre nosotros y el lugar de emisión de la radiación de fondo de microondas, con su origen en los confines del universo observable, existiera un volumen inmenso de espacio vacío.

¿Y cómo se supone que eso explica la presencia de un punto frío en el mapa este?

Pues resulta que la materia genera gravedad curvando el espacio tiempo. Como la luz se mueve a través del espacio-tiempo, al pasar por un lugar que contiene una gran cantidad de materia, como un supercúmulo de galaxias, su trayectoria se ve afectada. En estos lugares la gravedad puede darle un empujón energético a los rayos luz de manera que, cuando abandonan su influencia, pueden conservar algo de esa energía extra.

Cuando se propaga a través de un vacío durante miles de millones de años, en cambio, la luz sólo pierde energía de manera constante. Por eso si la luz de la radiación de fondo de microondas hubiera estado pasando a través de un vacío inmenso antes de llegar a la Tierra habría perdido suficiente energía como para explicar por qué recibimos rayos «más fríos» de esa zona del espacio. Se estarían enfriando por el camino, no saldrían fríos de su origen.

Y precisamente esto es lo que un equipo de científicos de Hawaii ha descubierto este mismo año: una estructura vacía inmensa, de 1.800 millones de años luz de diámetro, justo entre nosotros y el lugar donde se observa el punto frío de la radiación de fondo de microondas, lo que confirma que no se trata de un error de medición ni algún nuevo fenómeno físico del universo primordial.

Y como es una estructura tan grande, entonces se le llama supervacío. Vaya que, en este caso, el prefijo súper viene del hecho de que se trata de un volumen muy grande, no de que esté más vacío que un vacío normal. Y, claro, como el punto frío se encuentra en la constelación de Eridanus, en el hemisferio sur, de ahí surgió la idea del supervacío de Eridanus.

Por cierto, a veces aparece la siguiente imagen cuando se habla del supervacío de Eridanus como si realmente se tratara de dicho vacío.

(Fuente)

Y no, para nada. Esto es realmente una nube molecular de gas interestelar llamada Barnard 68 que es lo suficientemente densa como para bloquear la luz de las estrellas que están al otro lado. Mide medio año luz de un lado a otro y contiene una masa del doble de la del sol.

Y en términos de partículas sueltas entre las galaxias… ¿Cuántas hay en el vacío de Böotes y el supervacío de Eridanus?

Pues la verdad es que no he encontrado nada al respecto. Y tampoco sobre cuántas galaxias hay en el supervacío de Eridanus. Siento haberos fallado 🙁

Pero de una cosa estoy casi seguro. En el supervacío de Eridanus hay CERO libros de Ciencia de Sofá por megapársec cúbico. ¡Así que aprovechad! (¿?)