Vórtice cósmico: la rotación de los vacíos revela la composición del Universo ✛ ✦

Original: "Constraining Inflation Models with Spinning Voids"
· Geonwoo Kang, Jounghun Lee
arXiv:2601.06589 · 2026-01-10 · CC BY 4.0 · 3 min
La rotación de gigantescos vacíos permite medir a la vez la cantidad de materia oscura y la intensidad de sus grumos primordiales, sin necesidad de suposiciones sobre la energía oscura.

330 mil millones de partículas de materia oscura se mueven en un cubo de 8 h⁻³ Gpc³: el arsenal de las simulaciones AbacusSummit, que recrean la evolución del expansión del universo en expansión. En este universo digital emerge una imagen familiar: brillantes filamentos de galaxia y enormes huecos —vacíos de hasta quinientos millones de años luz de diámetro—, donde la densidad cae decenas de veces. Estas colosales oquedades no son estáticas. Las fuerzas de marea de la estructura a gran escala las arremolinan en un lento vórtice, una danza que abre una nueva forma de pesar el mundo. (El concepto de expansión fue propuesto por Georges Lemaître y confirmado más tarde por Edwin Hubble.)

Dentro de cada vacío se midió la asimetría de las velocidades radiales: a ambos lados del eje de rotación, las galaxias se mueven de manera ligeramente distinta. Esto se detecta mediante el corrimiento al rojo, el estiramiento de la luz por el espacio en expansión. Para cada vacío se encontró la dirección con la máxima asimetría, Δz_max. La diferencia es minúscula, pero se notó. Al reunir los datos de 33 modelos, los científicos observaron que la distribución de Δz_max encaja a la perfección con una espectroscopía distribución gamma generalizada de dos parámetros. La forma k = 6,551 permanece inalterable, incluso en un mundo con energía oscura evolutiva. En cambio, la escala θ distingue con sensibilidad la composición.

Los vacíos giran con una misma «geometría»: el parámetro k es constante en los 33 universos, desde los vacíos hasta los superpoblados. Es como si la propia estructura del espacio les dictara el patrón de su danza.

Este comportamiento convierte a los vacíos en una herramienta. Las pruebas estándar —lente gravitacional, fondo cósmico de microondas— atan irreversiblemente Ωm y σ8 en la combinación S8. No se lograba separarlos. Los vacíos lo consiguen. El parámetro de escala θ depende linealmente de Ωm y σ8 por separado, sin que la energía oscura le afecte. Los investigadores derivaron un modelo bilineal: \(10^5 \theta = 9.12 \, \Omega_m + 2.72 \, \sigma_8 - 1.69\). Funciona con una precisión de fracciones de porcentaje incluso en mundos con una ecuación de estado distinta. Ahora, midiendo θ en vacíos reales, se pueden calcular simultáneamente ambos números fundamentales: la cantidad de materia oscura y la fuerza de las ondulaciones primordiales, detectadas por primera vez por Vera Rubin.

Ese mismo vórtice, gestado durante miles de millones de años, se convierte en un velocímetro calibrado. El LSST en el telescopio Vera Rubin y los programas espectroscópicos como DESI prometen miles de nuevos vacíos con corrimientos al rojo medidos. Si el modelo se confirma, el vacío hablará: su danza arremolinada contará la historia de su propio nacimiento.

El parámetro de forma k = 6,551 permaneció constante en las 33 cosmologías estudiadas, desde modelos sin energía oscura hasta aquellos donde esta evoluciona. Es como si el Universo impusiera a los vacíos una misma «geometría» de rotación, sin importar su composición.

p(\Delta z_{\max}) = \frac{(\Delta z_{\max})^{k-1}}{2\Gamma(2k)\theta^k} \exp\left[-\left(\frac{\Delta z_{\max}}{\theta}\right)^{1/2}\right]
Probabilidad de que un vacío muestre determinada asimetría de velocidades
10^5 \theta_{\text{model}}(\Omega_m,\sigma_8) = 9.12 \, \Omega_m + 2.72 \, \sigma_8 - 1.69
Fórmula que vincula la escala de rotación de los vacíos con la densidad de materia y la amplitud de las fluctuaciones primordiales
Científicos
Fritz ZwickyAdam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten Schmidt
Conceptos
vacío sigma 8 lambda-cdm homogeneidad cosmológica asimetría cinco sigma distribución de galaxias distancia de diámetro angular parámetros cosmológicos mapa tridimensional modelo ECDM materia oscura asimétrica