La distribución de materia a gran escala
Estos tres movimientos son órbitas debido a la gravitación de estructuras cada vez mayores. No obstante, a escalas mucho mayores (más de 300 Megaparsec) es de esperar que el movimiento deje de existir. Esto es debido al principio cosmológico, que dice que no podemos encontrar una dirección preferida en el movimiento de materia y esta ha de encontrarse por tanto en reposo. El centro de masas del universo observable está en reposo respecto de un sistema de referencia en el cual el fondo cósmico de microondas es observado como homogeneo e isótropo y en el cual la expansión del espacio es también observada isótropa y cumpliendo la ley de Hubble. A este respecto conviene no obstante notar que en los últimos años ha habido algo de controversia sobre el tema con un famoso estudio de Lauer & Postman de 1994 que afirmaron haber encontrado un movimiento a muy grandes escalas (large scale bulk flow) no nulo, pero este tema parece haberse ido aclarando con los últimos grandes censos de galaxias dando razón al principio cosmológico.
Conviene también notar antes de seguir que el tipo de movimiento que tratamos aquí es un movimiento peculiar, debido a fuerzas locales. No es un movimiento de recesión debido a la expansión del espacio. La expansión del espacio (o flujo de Hubble) empieza a ser observacionalmente notable ya a distancias cosmológicamente pequeñas de incluso un Mpc (Megaparsec) o menor, pero en muchos casos es indetectable debido a que las galaxias tienen movimientos peculiares muy fuertes que la desfiguran, anulan o superan. Dada esta eventualidad, de lo que tratamos aquí es por tanto de un residuo de velocidad, una vez substraido el flujo de Hubble, denominado velocidad peculiar. Medir la desviación del flujo de Hubble de las galaxias cercanas no es tarea sencilla, ya que para ello hay que seleccionar un método alternativo a la ley de Hubble para determinar las distancias de galaxias. A distancias grandes los métodos alternativos tienen errores no despreciables. Esto se puede aliviar recurriendo a medir grandes cantidades de galaxias en volúmenes mayores, pero entonces aparece el peligro de tener muestras sesgadas por galaxias indetectadas debido a su baja luminosidad (a esto se lo conoce como Malmquim bias).
El caso es que, al igual que es de esperar que el movimiento deje de existir a escalas muy grandes, la distribución de materia sólo es de suponer homogenea e isótropa a escalas considerablemente mayores que 100 Mpc. En definitiva, la validez del principio cosmológico se nos presenta a partir de esas escalas colosales. Por debajo de ella, las galaxias se encuentran casi en su totalidad agrupadas en grupos y/o cúmulos. Los cúmulos y grupos a su vez en supercúmulos. Los supercúmulos son agrupaciones de miles de galaxias, con forma aplanada o alargada usualmente. Entre ellos hay filamentos que los unen y vacíos que los separan. Todo en uno, el universo presenta una pauta de filamentos y supercúmulos - los cuales se agrupan a su vez en paredes - y de grandes vacíos, que todo en uno le dan un aspecto de esponja. Las agrupaciones de filamentos y las paredes están sólo parcialmente ligadas gravitacionalmente y este tipo de pauta es resultado transitorio del colapso gravitacional. En general, la dinámica de gravitacional que da lugar a los filamentos y la pauta de esponja se puede obtener de simulaciones, pero no está del todo bien entendida aún.
Una de las estructuras con forma de pared es en la que nosotros nos encontramos y se denomina plano supergaláctico. Contiene al supercúmulo local (o supercúmulo de Virgo), el supercúmulo de coma, el supercúmulo de Perseo-Piscis y el supercúmulo de Shapley. Esta pared separa dos enormes vacíos conocidos como supervacío local norte y supervacío local sur. Existe un tipo de coordenadas denominadas coordenadas supergalácticas de de-Vaucoleurs, en las cuales el plano supergaláctico se encuentra en z = 0 (SGZ = 0) cortando los dos vacíos.
En este enlace hay un diagrama de la localización en el cielo los cúmulos conocidos a desplazamientos al rojo muy bajos.
It may be - I hope it is - redemption to guess and perhaps perceive that the universe, the hell which we see for all its beauty, vastness, majesty, is only part of a whole which is quite unimaginable. William Golding
El movimiento de la galaxia
El Grupo Local de galaxias es un grupo de galaxias formado por la Vía Láctea, la galaxia Andrómeda (M31), M33 (galaxia del Triángulo) y unas treinta galaxias restantes menores como por ejemplo las nubes de Magallanes. Su masa viene determinada en un 90% por la masa de la Vía Láctea y Andrómeda y el momento angular del grupo es prácticamente nulo. Esto significa que su baricentro está entre ambas y que ambas están en una órbita de ecentricidad muy cercana a uno, es decir, en rumbo de colisión. La velocidad de la Vía Láctea respecto del baricentro del Grupo Local es de unos 60 km/s. Su dirección, la de la galaxia Andrómeda, la cual podemos encontrar con prismáticos en la constelación de Andrómeda en el cielo de otoño.
El Grupo Local de galaxias, a su vez, se mueve aproximadamente hacia el baricentro del supercúmulo de Virgo a una velocidad del órden de unos 200 km/s, localizado en el cúmulo de Virgo en la constelación de Virgo en el cielo nocturno de primavera. A este movimiento se lo denomina virgocentric flow (flujo virgocéntrico). Por su parte, el supercúmulo de Virgo, así como el supercúmulo de Hydra-Centauro se mueven todos como en un colosal rio hacia el Gran Atractor, una concentración enorme de materia quizás de unas 10^16 masas solares (más de diez veces la masa del supercúmulo de Virgo) a unos 600 km/s. La dirección correspondiente del cielo resulta ser la constelación de Centauro.
Fue con los estudios de Lyndel-Bell et al a finales de los ochenta, como por ejemplo este, con los que tal movimiento peculiar fue identificado postulando su orígen en lo que se denominó Gran Atractor:
The excess must be ~ 5.4 10^16 Msol, comparable to the largest superclusters in order to generate the streaming motion at the Sun
El Gran Atractor se ha postulado también con una velocidad peculiar, acercándose a su vez algo hacia el rio de cúmulos que se acercan a él, pero no parece haber conclusiones claras al respecto. En defintiva, o se acerca un poco o está en reposo respecto del centro de masas del universo observable y del sistema de referencia en el cual el fondo cósmico de microondas es observado como homogeneo e isótropo y en el cual la expansión del espacio es también observada isótropa y cumpliendo la ley de Hubble. La mínima desviación de la isotropía del fondo que produce nuestro movimiento peculiar (el sistema solar en la galaxia y la galaxia respecto del fondo) se conoce como dipolo. Esto es un patrón debido al efecto Doppler, dando lugar a unos fotones desplazados al azul en una dirección del cielo, en la dirección de la constelación de Centauro que es la componente dominante de la velocidad, y otros fotones desplazados al rojo en la dirección opuesta.
La localización exácta del Gran Atractor, su masa y distancia, siguen siendo objeto de controversia. Se ha postulado también que el flujo de supercúmulos se extiende mucho más allá del supercúmulo de Hydra-Centauro, pero no hay conclusiones claras al respecto (ver [1] capítulo 27). La idea más aceptada parece ser que el Gran Atractor es probablemente un (o una colección de) supercúmulo(s) formada principalmente por el cúmulo de Norma como el cúmulo central a ellos.
Referencias adicionales
[1] An Introduction To Modern Astrophysics, Carroll & Ostlie
[2] Principles of Physical Cosmology, J.P.E Peebles
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