Las galaxias no están distribuidas simétricamente en el universo. Así lo han demostrado dos análisis independientes de un millón de galaxias. Si este descubrimiento es correcto, nuestras teorías actuales sobre la gravedad y el universo primitivo son incorrectas.
La simetría especular del universo está amenazada. Si tomamos una imagen de cómo se distribuyen las galaxias en el universo y luego reflejamos esa imagen, las dos deberían ser, en principio, indistinguibles. Esto es, si nuestra comprensión de la estructura a gran escala del cosmos (y de la gravedad) es correcta.
Ahora, dos equipos de investigación lo ponen en duda. Cada uno de ellos examinó el mejor mapa de galaxias disponible y descubrió que esta supuesta simetría de paridad no parece aplicarse.
Búsqueda de pirámides
Ambos equipos observaron los mapas de galaxias del proyecto Sloan Digital Sky Survey. Para sus análisis, buscaron en esos mapas tetraedros, o pirámides con tres lados. Es la forma 3D más sencilla que se diferencia de su imagen en el espejo. En las imágenes del telescopio, los investigadores marcaron tetraedros con una galaxia en cada vértice.
Es como las manos: no puedes girar la mano derecha de forma que no puedas ver la diferencia con la izquierda", dice el astrónomo Zachary Slepian, de la Universidad de Florida, que trabajó en uno de los análisis. "Lo mismo ocurre con estas pirámides de galaxias".
Grupos desiguales
Para determinar si existe simetría en el universo, los investigadores procedieron de la siguiente manera. En primer lugar, identificaron un vértice primario en cada uno de los tetraedros de la galaxia. Luego dividieron los tetraedros en dos grupos. El primer grupo está formado por formas en las que, si se mira hacia abajo desde el vértice primario, los lados aumentan de longitud a medida que se avanza en el sentido de las agujas del reloj. En el otro grupo hay pirámides cuyos lados aumentan de longitud a medida que se avanza en sentido contrario a las agujas del reloj.
Si hay simetría de paridad en nuestro universo, los dos grupos deberían tener aproximadamente el mismo tamaño. Sin embargo, ambos análisis demostraron que no es así.
Sesgado con gran certeza
El primer equipo de investigación, dirigido por el cosmólogo Oliver Philcox de la Universidad de Princeton, encontró una violación de la simetría con una certeza de 2,9 sigma. Esto significa que solo hay un 0,4% de posibilidades de que el patrón encontrado se haya creado por casualidad, como un valor atípico estadístico.
El otro estudio, realizado por Slepian, también dividió las galaxias en dos grupos en función de la distancia. En ambas ordenaciones encontraron pruebas aún más contundentes de la violación de la simetría: en una de ellas alcanzaron una certeza de 3,1 sigma, y en la otra de 7,1 sigma.
Este hallazgo es impactante", afirma el físico Stephon Alexander, de la Universidad de Brown (Estados Unidos). Si se tratara de un solo grupo, podría haber sido más escéptico, pero con dos análisis es mucho más difícil de rechazar".
"Este tipo de análisis recibe muchas sospechas porque dice algo sobre el universo primitivo, que es realmente muy difícil de medir", dice el astrofísico David Schlegel, del Laboratorio de Berkeley de la Universidad de California. No hay nada malo en los análisis a primera vista, pero creo que el veredicto sobre si este resultado es cierto o no está todavía lejos. La buena noticia es que es muy, muy comprobable".
Juntos
¿Qué tiene que ver la distribución actual de las galaxias con el universo primitivo? Tiene que ver con esto. Las galaxias actuales están tan separadas que no hay ninguna fuerza que pueda alterar su simetría a esas distancias. Pero justo después del Big Bang, el cosmos era mucho más pequeño. Todo estaba mucho más cerca entonces. Así que las semillas de la asimetría podrían (y deberían) haberse sembrado ya entonces.
El descubrimiento no solo cambiaría nuestra comprensión del universo primitivo, sino también de cómo se comporta el universo en la actualidad. Si la asimetría se originó realmente en el universo primitivo, "significaría que partículas que no formaban parte de nuestra comprensión de la naturaleza hasta ahora habían interactuado, en efecto, una nueva fuerza de la naturaleza", dice Slepian.
Antimateria
Es de esperar que una expansión de la física pueda explicar también uno de los mayores misterios del universo: por qué el universo está formado principalmente por materia, en lugar de una cantidad igual de materia y antimateria. Si había más materia que antimateria, algo debió romper la simetría, dice Philcox.
Hay algunas teorías que intentan explicar la diferencia entre materia y antimateria. Estos introducen nuevos campos y partículas en el universo primitivo para explicar la disparidad. Sin embargo, los nuevos análisis no resuelven la disputa entre estas teorías enfrentadas.
Se requiere confirmación
En cualquier caso, este descubrimiento debe ser verificado primero, todos los investigadores están de acuerdo en ello. Una forma de hacerlo es repetir los análisis en otros mapas más grandes del universo. Se producirán en los próximos años.
Pero para estar realmente seguros, los astrónomos también necesitan encontrar el mismo resultado utilizando otros métodos de investigación. "Si realmente existe un mecanismo de ruptura de la simetría a escala cosmológica, probablemente aparecerá no solo en las estructuras a gran escala de las galaxias, sino también en la radiación cósmica de fondo e incluso en las ondas gravitacionales", afirma Hou.
Si la asimetría en el universo es realmente cierta, los astrónomos lucharán por ser los primeros en descubrir qué extraña física ha hecho que nuestro universo sea asimétrico.