La mayor estructura del Universo es aún más grande, y está más cerca de la Tierra, de lo que se creía

La Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, bautizada así por Johndric Valdez, un joven filipino con aspiraciones astronómicas, es un 'supercúmulo' de galaxias. Un nombre, por cierto, que no le hace justicia, ya que la extensión de la Gran Muralla es en realidad mucho mayor y abarca una porción del firmamento que va desde la constelación de Boötes hasta la de Géminis. Para hacerse una idea, si el Universo es como una gigantesca 'telaraña cósmica' en la que los hilos de seda son brillantes filamentos de materia oscura y gas, y en cuyos nodos se agrupan miles de galaxias, la Gran Muralla sería uno de esos filamentos, una gigantesca región donde las primeras galaxias del Universo se agruparon y crecieron bajo la influencia de su mutua gravedad.

Descubierta en 2014 por un equipo liderado por István Horváth, Jon Hakkila y Zsolt Bagoly, quienes también encabezan esta nueva investigación, que aún debe ser revisada por pares pero que ya puede leerse en el servidor de prepublicaciones 'arXiv', la Gran Muralla ya se consideraba como una anomalía cósmica debido a su tamaño colosal. De hecho, se estimó que abarcaba una extensión de 10.000 millones de años luz de ancho por 7.200 millones de años luz de largo, con un grosor cercano a los 1.000 millones de años luz. Para hacernos una idea de su magnitud, a lo largo de su lado más extenso cabrían, una junto a otra, más de 94.000 galaxias como nuestra Vía Láctea, ocupando aproximadamente el 10% del ancho total del universo observable.

Y ahora, la nueva investigación acaba de revelar una sorpresa aún mayor. «Dado que la extensión más distante de la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal es difícil de verificar -explica a Space.com Jon Hakkila, de la Universidad de Alabama y coautor del artículo- el hallazgo más interesante es que las partes más cercanas se encuentran más cerca de nosotros de lo que se había calculado anteriormente«.

Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, forma parte de un supercúmulo mucho más pequeño llamado Laniakea, nuestro 'continente galáctico', que con sus 'modestos' 500 millones de años luz de ancho, se ve empequeñecido por la inmensidad de la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal. De hecho, el equipo de astrónomos señala que la verdadera extensión de esta estructura cósmica aún no ha podido ser determinada por completo. «Nuestra muestra de estallidos de rayos gamma -afirma Hakkila- no es lo suficientemente grande como para establecer límites superiores más precisos al tamaño máximo de la Gran Muralla de los que ya tenemos. Pero probablemente se extienda más allá de los 10.000 millones de años luz que habíamos calculado previamente. Es más grande que la mayoría de las cosas con las que se podría comparar».

Los estallidos de rayos gamma fueron cruciales tanto para el descubrimiento inicial de la Gran Muralla en 2014 como para esta nueva y más profunda investigación. Consideradas las explosiones más luminosas y energéticas del Universo, los GRBs se clasifican en dos tipos principales, ambos vinculados a la formación de agujeros negros de masa estelar.

Por un lado, los GRBs de larga duración, que emiten intensos pulsos de rayos gamma de más de dos segundos, surgen tras el colapso del núcleo de estrellas masivas, un evento cataclísmico que también da lugar a explosiones de supernova. Por el otro, se cree que los GRBs de corta duración son el resultado de la colisión y fusión de dos 'cadáveres' estelares ultradensos, dos estrellas de neutrones, que formaban parte de sistemas binarios.

«En ambos casos -prosigue Hakkila-, las tremendas energías producidas por el colapso del sistema estelar se expulsan en forma de chorros de partículas relativistas. Lejos de la boca del chorro, las partículas reaccionan para producir rayos gamma y rayos X. Los estallidos de rayos gamma se pueden observar a distancias increíblemente grandes debido a su enorme luminosidad».

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Una luminosidad extrema que convierte a los GRBs en valiosos 'marcadores' cósmicos. Dado que están asociados con la muerte de estrellas o la colisión de estrellas muertas, y las estrellas se encuentran dentro de las galaxias, los GRBs actúan como indicadores de la ubicación de estas últimas. Su brillo, en efecto, permite detectar la presencia de galaxias incluso cuando estas son demasiado débiles como para ser observadas directamente.

La mera existencia de estructuras colosales como la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal desconcierta a los científicos porque contradice el Principio Cosmológico, un pilar fundamental sobre el que se asientan la mayoría de los modelos del Universo. Dicho principio postula que, observado a gran escala (más de unos 1.200 millones de años luz), el Universo debería ser homogéneo e isótropo, es decir, que debería tener la misma apariencia en todas las direcciones, sin estructuras que destaquen sobre el resto. Sin embargo, el mapeo de la distribución de la materia utilizando GRBs está revelando una realidad bien diferente.

En su estudio, Hakkila y sus colegas argumentan que esa limitación teórica al tamaño de cualquier estructura se debe a que nada que supere los 1.200 millones de años luz de longitud debería, según el principio Cosmológico, haber tenido suficiente tiempo para formarse en los 13.800 millones de años de existencia del Universo. De modo que, como la arena de una playa vista desde una azotea, la distribución de la materia sería, a partir de esa escala, totalmente homogénea y sin ninguna estructura sobresaliendo sobre el resto. Algo, evidentemente, que es del todo incompatible con una gigantesca muralla de galaxias de 10.000 millones de años luz de extensión (o más), y ubicada, según la distribución de los GRBs observados, hacia la región noroeste de la esfera celeste sobre la Tierra.

«Algunos modelos cosmológicos teóricos -añade Hakkila- pueden explicar estructuras de este tamaño, mientras que otros no. El 'jurado' aún está deliberando sobre lo que todo esto significa».

Los investigadores llegaron a esta nueva estimación del tamaño de la Gran Muralla utilizando una base de datos de 542 GRBs recopilados hasta 2018, principalmente por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA y el Observatorio Neil Gehrels Swift.

Los estallidos de rayos gamma, de hecho, son herramientas de medición valiosas en cosmología, aunque con algunas limitaciones. La principal es que se requiere la observación de un número extremadamente grande de ellos para extraer conclusiones significativas sobre su distribución. Además, para obtener conclusiones precisas sobre la estructura del Universo, es crucial eliminar cualquier error en la identificación de las posiciones de origen de los GRBs en el espacio. Algo que aún llevará tiempo en conseguirse y que por tanto impide por ahora que los científicos puedan utilizar los GRBs para obtener una imagen más completa de la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal.

«Se han necesitado años de observación para recopilar una muestra tan grande, utilizando datos principalmente de Fermi y Swift -señala Hakkila- que han sido fundamentales en la construcción de este conjunto de datos sin precedentes. Reunir una muestra de este tamaño llevó más de 20 años de observaciones, y no anticipamos adiciones significativas en el futuro cercano».

De cara al futuro, el equipo tiene la intención de continuar analizando las propiedades de los GRBs en la muestra utilizada para esta investigación. «Probablemente necesitemos estudiarla con más cuidado y aún con mayor detalle de lo que hemos hecho hasta ahora -explica Hakkila-. Mirando hacia adelante, nuevas misiones serán esenciales para superar las limitaciones actuales. Estamos contribuyendo activamente al desarrollo de THESEUS (Transient High Energy Sources and Early Universe Surveyor), una misión propuesta por la ESA y diseñada, precisamente, para revolucionar los estudios de GRBs».

Gracias a su sensibilidad y mayor cobertura del cielo, en efecto, THESEUS aumentará drásticamente el número de GRBs conocidos, particularmente a grandes distancias cósmicas, lo que podría permitir mapear la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal en toda su extensión. Puede que entonces lleguemos a entender mejor cómo surgen esas grandes estructuras 'imposibles' en la telaraña cósmica.