Un mapa a la mayor escala
A la escala de una galaxia, la materia parece grumosa y local. Si te alejas mil veces aparece un patrón: las galaxias se alinean a lo largo de filamentos y láminas, que se encuentran en nodos densos y envuelven enormes regiones vacías. Los astrónomos llaman a este patrón red cósmica.
Sus partes tienen nombre:
- Nodos: cúmulos de galaxias, los lugares más densos, donde se cruzan los filamentos.
- Filamentos: largos puentes de galaxias, gas y materia oscura entre los nodos.
- Paredes (láminas): estructuras aplanadas entre los filamentos.
- Vacíos: regiones casi vacías que ocupan la mayor parte del volumen del universo.
Cómo se formó
El universo temprano era casi perfectamente uniforme, con ondulaciones de densidad de alrededor de una parte en cien mil, las mismas que se ven en el fondo cósmico de microondas. La gravedad las amplificó. Las regiones algo más densas atrajeron materia y las más vacías se vaciaron aún más.
En 1970, Yakov Zeldovich mostró que el colapso gravitatorio ocurre primero a lo largo de un eje, produciendo "tortitas" aplanadas, luego filamentos y luego nodos. Esa secuencia, de láminas a filamentos y cúmulos, sigue describiendo la red. La materia oscura hace casi toda la atracción porque hay unas cinco veces más que de materia ordinaria; el gas y las galaxias se asientan en su andamiaje.
Grandes simulaciones por ordenador como la Millennium Simulation (Springel et al., Nature, 2005) reproducen la red a partir de esas ondulaciones iniciales con una fidelidad asombrosa. La coincidencia entre la estructura simulada y la observada es uno de los apoyos más fuertes del modelo cosmológico estándar.
Cómo se cartografía
La primera señal clara llegó con los sondeos de corrimiento al rojo de los años ochenta. En 1989, Margaret Geller y John Huchra encontraron la "Gran Muralla", una lámina de galaxias de cientos de millones de años luz. Sondeos posteriores, sobre todo el Sloan Digital Sky Survey, cartografiaron millones de galaxias y convirtieron la red en un atlas tridimensional detallado.
En 2014, Brent Tully y sus colegas usaron los movimientos de las galaxias para definir nuestro supercúmulo, Laniakea, de unos 500 millones de años luz, con la Vía Láctea en su periferia (Nature, 2014).
Ver directamente el gas de los filamentos es más difícil porque es tenue. Desde 2019, observaciones profundas han fotografiado gas brillante a lo largo de filamentos individuales, y en 2020 las ráfagas rápidas de radio, destellos de milisegundos cuya señal frenan los electrones libres del camino, se usaron para contar la materia ordinaria difusa entre galaxias (Macquart et al., Nature, 2020). El resultado cerró buena parte del viejo hueco en el censo de la materia ordinaria.
La comparación con el cerebro
Las imágenes de la red cósmica y del tejido neuronal se parecen, y en 2020 Franco Vazza y Alberto Feletti comprobaron si el parecido resiste la medición. En varias estadísticas, como la distribución de las fluctuaciones de densidad entre escalas y el número de conexiones por nodo, las cifras resultaron cercanas, pese a una diferencia de tamaño de unos 27 órdenes de magnitud.
La lectura cuidadosa: dos procesos muy distintos llegan a estadísticas de red comparables, probablemente porque resuelven un problema parecido, conectar muchos nodos con poco material. Cuál es ese problema común, y si el universo procesa información como una red, se discute en la página ¿Es el universo una red neuronal?.
Preguntas abiertas
- Cómo heredan las galaxias su giro y su forma de los filamentos en que se encuentran.
- Cuánta materia ordinaria hay en el gas más caliente y tenue de los filamentos.
- Si los vacíos son tan vacíos y numerosos como predice el modelo estándar; la estadística de vacíos se está convirtiendo en una prueba de la energía oscura y la gravedad.
Conclusión
La red cósmica es el esqueleto del universo: filamentos, paredes y cúmulos alrededor de vacíos inmensos, crecidos por la gravedad a partir de pequeñas ondulaciones tempranas y dominados por la materia oscura. Se cartografía en tres dimensiones con sondeos de galaxias y, cada vez más, se ve directamente en el gas de sus filamentos.