Nuestra galaxia, la Vía Láctea, junto con algunas docenas de sus vecinas, pertenece a un grupo de galaxias, tan solo un pequeño nudo en una red cósmica más amplia. Para comprender cómo nuestro entorno local se integra en el cosmos a gran escala, las definiciones son sorprendentemente importantes. Muchas de estas definiciones involucran la gravedad, que funciona a diversas escalas. Una estrella es una masa de gas ionizado caliente, unida gravitacionalmente, donde la fusión nuclear en el núcleo genera energía. Una galaxia es un sistema de gas, polvo y millones o miles de millones de estrellas, unidos gravitacionalmente. A continuación, se encuentra un grupo de galaxias, que suele contener unas pocas docenas de miembros. Un cúmulo de galaxias con cientos o miles de galaxias es un objeto más grande, unido gravitacionalmente, donde la atracción mutua es tan fuerte que ni siquiera la expansión cósmica separará sus fragmentos. En esta jerarquía de escalas, ¿qué sigue? Ahora las definiciones se vuelven más complejas. Para determinar qué galaxias pertenecen a una estructura dada, es necesario definir la estructura de la que se habla. Pero aquí, no es tan sencillo. "Si hablas con astrónomos y cosmólogos sobre sistemas gravitacionalmente ligados, obtendrás un conjunto bastante coherente de respuestas", dice la cosmóloga de la Universidad de Stanford, Risa Wechsler. Pero mientras que un "grupo" y un "cúmulo" son cada uno un sistema gravitacionalmente ligado, cualquier cosa mayor no lo es. "Cuando empiezas a hablar de sistemas más grandes, en realidad no hay definiciones muy claras", dice. Los astrónomos saben que algunos cúmulos se agrupan formando una región más grande. Sin embargo, en estos casos, los efectos de la atracción gravitatoria difieren de la definición que los astrónomos dan de un sistema gravitacionalmente ligado. Los grupos y cúmulos cercanos - cada uno de los cuales está gravitacionalmente ligado y experimenta la atracción gravitatoria de una estructura mayor - se encuentran dentro de lo que muchos astrónomos llaman el Supercúmulo Local, que contiene nuestro Grupo Local. Esta estructura también se conoce a veces con otro nombre: el Supercúmulo de Virgo, en honor a Virgo, el cúmulo de galaxias que lo constituye, el más grande. Este gran cúmulo también se encuentra cerca del centro del supercúmulo. Pero, una vez más, el panorama no es tan simple, y las definiciones son clave. El supercúmulo local y el problema de definir sus límites nos recuerdan los inicios de la astronomía extragaláctica. Por cierto, el astrónomo de la Universidad de Hawái, R. Brent Tully, conoce nuestra estructura local posiblemente mejor que nadie. Desde mediados de la década de 1970, él y sus colegas han cartografiado galaxias cercanas y medido sus movimientos, todo para reconstruir una imagen completa de nuestro llamado universo local. Tully atribuye el nombre y la definición del Supercúmulo Local al astrónomo Gérard de Vaucouleurs. En una serie de artículos publicados en la década de 1950, de Vaucouleurs describió una sobredensidad de galaxias en una región del cielo. El Grupo Local y otras galaxias cercanas parecían formar parte de una estructura mayor, a la que inicialmente denominó Supergalaxia Local, basándose en evidencias que sugerían que dicha estructura mayor giraba alrededor de un punto central. El término supergalaxia surgió de la idea de una "galaxia" en rotación compuesta no por estrellas, sino por galaxias. A finales de la década, de Vaucouleurs, en su artículo publicado en Nature el 29 de noviembre de 1958, comenzó a referirse a la estructura como un supercúmulo, escribiendo: «Este análisis respalda la conclusión de que el supercúmulo local de galaxias es un conjunto irregular de grupos, nubes y cúmulos dominado por el cúmulo de Virgo en su centro». Mientras que un cúmulo de galaxias suele ser una conglomeración densa y esférica, el "ensamblaje irregular" del Supercúmulo Local surge de los grupos, nubes y cúmulos constituyentes, que adoptan una forma elipsoide similar a una gominola. En su punto más ancho, el Supercúmulo Local se extiende unos 100 millones de años luz. Las mediciones de distancia nos sitúan, como observadores, en el Grupo Local a entre dos tercios y tres cuartos del centro. Los astrónomos han seguido cartografiando y definiendo la estructura del Supercúmulo Local durante las muchas décadas transcurridas desde su descubrimiento. Ahora saben que el Grupo Local se encuentra en un "pequeño filamento" que se origina en el Cúmulo de Virgo, afirma Tully. Nuestros vecinos Centaurus A, el grupo M81/M82 y el grupo de galaxias Maffei se encuentran entre nosotros y el centro de nuestro supercúmulo. Los grupos de la Osa Mayor se encuentran cerca del Cúmulo de Virgo. Sin embargo, a medida que las técnicas de detección y análisis mejoraron, los astrónomos se dieron cuenta de que el supercúmulo de Virgo no era un objeto gravitacionalmente ligado. Su historia es mucho más compleja, y una simple definición de la década de 1950 quizá no fuera suficiente. De Vaucouleurs y otros astrónomos habían observado originalmente el espectro de luz arcoíris de las galaxias del supercúmulo. Medir cuánto se ha desplazado ese espectro en comparación con una fuente estacionaria en la Tierra nos indica la velocidad a la que se mueve la galaxia y su distancia. Los astrónomos combinan esa distancia con la posición de la galaxia en el cielo, y lo hacen para cientos de galaxias, ¡y listo! Un mapa 3D de la distribución de galaxias dentro del supercúmulo. En la década de 1980, los astrónomos comenzaron a comprender la dinámica detallada, o los movimientos, de las estructuras al margen del contexto de expansión cósmica del universo. Ya no se limitaban a mapear puntos de luz en el cielo. Ahora podían observar la estructura subyacente siguiendo los movimientos de las galaxias. Esa estructura fue sorprendente. En lugar de que todas las galaxias del Supercúmulo Local se movieran hacia el Cúmulo de Virgo, y por lo tanto hacia el centro del supercúmulo, parecían estar moviéndose hacia un punto que no se alineaba con Virgo. Incluso el Cúmulo de Virgo se movía hacia esa misma zona. Los astrónomos se refieren a esa misteriosa región como el Gran Atractor. Pero ¿qué hay más allá del Supercúmulo Local? Como una hoja arrastrada por un río caudaloso hacia un lago, cada galaxia sigue el flujo de la gravedad. Lagos más pequeños eventualmente alimentan grandes cuencas de agua. El Supercúmulo Local es uno de esos lagos más pequeños; ¿a qué se alimenta? ¿Qué enorme masa de agua contiene el Gran Atractor? Para resolver este misterio, los astrónomos necesitaban desentrañar los múltiples y diferentes movimientos de cada galaxia. El mayor proviene de la expansión cósmica, llamada flujo de Hubble, que describe la expansión del universo que aleja las cosas. Pero un movimiento más pequeño y más importante para determinar la estructura de una galaxia resulta de la atracción gravitatoria entre galaxias. Este movimiento, llamado velocidad peculiar, resta el flujo de Hubble. «Las velocidades peculiares nos indican dónde está la masa», afirma Tully. A lo largo de varios años, Tully y sus colegas - entre ellos Hélène Courtois, de la Universidad de Lyon, y Yehuda Hoffman, de la Universidad Hebrea de Jerusalén - han medido y cartografiado los movimientos de casi 20.000 galaxias en el universo local. Sus observaciones arrojaron tres cifras para la posición de una galaxia, una para su velocidad radial (su velocidad a lo largo de nuestra línea de visión) y una para la incertidumbre del movimiento. Esto equivale a cinco cifras para cada uno de los 20.000 puntos de datos. Pero estos puntos de datos no son cifras aisladas; todos se relacionan entre sí porque están correlacionados a través de la gravedad. El objetivo del análisis del equipo era averiguar cómo.Tully y sus colegas publicaron su análisis el 1 de diciembre del 2017 en The Astrophysical Journal . Su artículo muestra cómo el Supercúmulo Local, definido hace 70 años, se relaciona con un volumen aún mayor del universo local. El Gran Atractor es el centro de lo que ahora se denomina Supercúmulo de Laniakea, y el Supercúmulo Local es simplemente un conjunto de esa estructura mayor. Llaman a Laniakea un verdadero supercúmulo porque todo lo que se encuentre dentro de sus límites se moverá gravitacionalmente hacia él, mientras que todo lo que se encuentre más allá de esos límites se alejará. Entonces, ¿qué ocurre con el previamente conocido Supercúmulo Local, o de Virgo? "Es más bien un interés histórico", dice Hoffman. El Supercúmulo Local, añade, jugó un papel importante en el esfuerzo por desentrañar la estructura de las galaxias en nuestro universo local, animando a los astrónomos a seguir observando a distancias más lejanas. A través del estudio de objetos más distantes, los científicos han descubierto que nuestros cúmulos de galaxias cercanos pertenecen a conglomerados más grandes que están todos entrelazados en una vasta red cósmica. Múltiples filamentos de gas que conforman esta red se encuentran en nodos que albergan grupos o cúmulos de galaxias. Entre los nodos y los filamentos hay enormes espacios de material, llamados vacíos. Mientras que los nodos tienen exceso de material, los vacíos tienen menos. Estas regiones subdensas son tan importantes como las sobredensas, dice Hoffman. Él, Tully y sus colegas han descrito cuán importante es uno de estos grandes vacíos cercanos. Una región vacía no puede expulsar material, pero sí atrae mucho menos que una región masiva. Eso significa que cualquier gas o galaxia en el medio se movería hacia una región más masiva; en este caso, lejos del vacío local y hacia el Gran Atractor. Pero al final, incluso esos movimientos se pierden en la atracción de la expansión acelerada del universo. En un futuro lejano, quizás dentro de 100 mil millones de años, los cúmulos de galaxias individuales se condensarán y colapsarán por gravedad propia. Según el trabajo de Wechsler y sus colegas, la expansión cósmica desintegrará todo lo demás, de modo que cualquier cosa fuera del cúmulo de Virgo estará tan lejos que la luz de esas otras galaxias nunca llegará a Virgo, ni a nosotros. «Ser astrónomo dentro de 100 mil millones de años será realmente aburrido», añade Wechsler. Pero lo bueno es que los astrónomos ya no seguirán discutiendo sobre la definición de supercúmulo.
