Cuando contemplamos el vasto cielo estrellado, tendemos a pensar que las galaxias están distribuidas de manera uniforme por el espacio. Sin embargo, la realidad es muy diferente. Si pudiéramos alejarnos lo suficiente para observar el universo en su totalidad, nos encontraríamos con una inmensa red tridimensional de filamentos, cúmulos y vacíos, conocida como la estructura a gran escala del universo, una de las maravillas más asombrosas de la cosmología moderna.
La historia de esta estructura comienza en los primeros instantes tras el Big Bang, cuando el universo era una sopa caliente de partículas elementales, notablemente uniforme. Sin embargo, en esa uniformidad existían las semillas de la complejidad que vendría. Un indicio clave de estas irregularidades lo encontramos en el fondo cósmico de microondas, la primera luz que pudo viajar libremente cuando el universo tenía unos 380,000 años. Aunque aparentemente uniforme, un análisis más detallado reveló pequeñas variaciones en la temperatura que serían fundamentales para la formación de estructuras cósmicas.
Estas fluctuaciones, inicialmente minúsculas, marcaron el destino del universo. Las regiones ligeramente más calientes poseían un poco más de materia, lo que resultó en una mayor atracción gravitatoria, llevando a una acumulación de materia y a la formación de las primeras estrellas y galaxias. Tras miles de millones de años, estas diferencias se tradujeron en la diversidad de estructuras que vemos hoy, formando cúmulos y supercúmulos mientras que las áreas menos densas se convirtieron en vastos vacíos cósmicos.
En el desierto de Arizona, en el Observatorio Nacional Kitt Peak, se encuentra el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), uno de los avances más ambiciosos en la investigación cosmológica. Esta máquina, diseñada para estudiar la naturaleza de la energía oscura, ha comenzado a cartografiar el universo con una precisión sin precedentes, mediando las posiciones y distancias de millones de galaxias. A través de un sistema ingenioso de 5,000 robots que pueden posicionarse independientemente, DESI está creando un mapa tridimensional del cosmos que nos permite estudiar la estructura de grandes escalas.
Desde su inicio en mayo de 2021, DESI ha generado más de 30 millones de datos de galaxias y cuásares, prometiendo revolucionar nuestra comprensión del universo. La colaboración internacional detrás de este proyecto, incluyendo el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha sido fundamental, desarrollando tecnología innovadora para facilitar la labor de observación.
Sin embargo, la observación es solo una parte del trabajo. Para comprender lo que se observa, los cosmólogos recurren a simulaciones numéricas del cosmos, como las simulaciones de N-cuerpos. Estas recreaciones informáticas permiten a los científicos ver la evolución de la estructura del universo desde sus orígenes. Uchuu, por ejemplo, es una de las simulaciones más ambiciosas, representando billones de partículas en un volumen enorme, proporcionando un retrato detallado de la organización de la materia en el cosmos.
El análisis de datos de DESI se complementa con estos modelos simulados, permitiendo a los investigadores validar sus análisis y descartar teorías que no concuerdan con las observaciones. A medida que avanzamos en la era de la astronomía, la combinación de observación y simulación sigue siendo esencial para comprender cómo se formó el universo y hacia dónde se dirige.
Con el continuo descubrimiento de propiedades de la energía oscura, se abre un horizonte lleno de posibilidades sobre el futuro del universo. La expansión acelerada podría culminar en fenómenos espectaculares, como el “Gran Desgarramiento”, o adoptar otros caminos aún por descubrir. Cada nueva observación de DESI y cada simulación de Uchuu nos acerca un poco más a responder preguntas profundas sobre el origen y el destino final del cosmos.
Así, el camino hacia la comprensión del universo es un esfuerzo colaborativo que combina tecnología, investigación y creatividad, intentando desentrañar los misterios que aún nos rodean. Cada dato recopilado y cada simulación realizada representan pasos significativos hacia la comprensión de nuestro lugar en este vasto y enigmático cosmos.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
