Grandes murallas y filamentos: la telaraña cósmica

¿Qué es una Gran Muralla?

Definición y composición de una Gran Muralla

El universo observable, es decir, la parte del universo que podemos observar potencialmente, es extremadamente vasto. Sin embargo, el universo en su conjunto podría ser mucho más vasto aún, y su extensión exacta más allá del universo observable es desconocida.

Los cosmólogos han dado nombres a las diferentes estructuras en esta vasta extensión. El interior del universo está compuesto de cúmulos de galaxias, supercúmulos de galaxias, complejos de supercúmulos, filamentos cósmicos, Grandes Murallas y vacíos cósmicos.

En cosmología, el término "Gran Muralla" hace referencia a varias estructuras a gran escala en el universo. Estas estructuras, de varios cientos de millones de años luz, son inmensas conglomeraciones de supercúmulos de galaxias, grupos y filamentos de galaxias, materia oscura y gas interconectados por la fuerza gravitacional. Cabe señalar que una Gran Muralla no es necesariamente una estructura gravitacionalmente ligada en su conjunto: algunas, como la Gran Muralla de Sloan, son más bien alineaciones de materia que no se mantendrán indefinidamente bajo su propia gravedad.

Las principales Grandes Murallas del Universo

Las Grandes Murallas más vastas son la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal (aproximadamente 10 mil millones de años luz, o incluso hasta 15 mil millones según una reevaluación reciente), el Huge-LQG (aproximadamente 4 mil millones de años luz), la Gran Muralla de Sloan (aproximadamente 1,37 mil millones de años luz), y la Gran Muralla CfA2 (aproximadamente 500 millones de años luz).

El estudio de tales estructuras ayuda a los cosmólogos a comprender mejor la formación y la evolución del universo a gran escala, así como la distribución de la materia en el "espacio-tiempo". La cuestión de si el universo en su conjunto es infinito o finito sigue siendo una pregunta abierta en cosmología.

N.B.:
Nuestra Galaxia no pertenece a una "Gran Muralla", forma parte de un grupo local de galaxias (Vía Láctea, galaxia de Andrómeda, galaxia del Triángulo y algunas galaxias enanas), es una pequeña colección de galaxias. Estas galaxias están ligadas gravitacionalmente entre sí en un supercúmulo llamado el Supercúmulo de Virgo. El Supercúmulo de Virgo pertenece a una estructura aún más vasta conocida como Laniakea, un supercúmulo de supercúmulos.

Comparación de las principales Grandes Murallas

2024-2025: nuevas estructuras reactivan el debate

El Anillo Gigante (Big Ring), un círculo de 1,3 mil millones de años luz

En enero de 2024, la astrofísica Alexia Lopez, entonces doctoranda en la Universidad de Central Lancashire, y sus colegas anunciaron el descubrimiento de una estructura apodada el Anillo Gigante (Big Ring). Detectada en dirección a la constelación del Boyero, a aproximadamente 9,2 mil millones de años luz de la Tierra, esta estructura en forma de anillo casi perfecto mide aproximadamente 1,3 mil millones de años luz de diámetro, con una circunferencia de más de 4 mil millones de años luz. Fue identificada en los mismos datos que el Arco Gigante, otra estructura detectada por el mismo equipo en 2021 y situada en la misma región del cielo, a la misma distancia.

El Anillo Gigante supera ampliamente el tamaño máximo generalmente admitido para una estructura cósmica ligada por la gravedad, del orden de 1,2 mil millones de años luz según el modelo cosmológico estándar. Su forma, su alineación con el Arco Gigante y su origen siguen sin explicación; algunos investigadores evocan la pista, aún especulativa, de las cuerdas cósmicas, defectos topológicos hipotéticos en el tejido del espacio-tiempo.

Quipu, la mayor concentración de masa conocida

En febrero de 2025, un equipo dirigido por el astrofísico Hans Böhringer (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre) anunció el descubrimiento de Quipu, una superestructura filamentaria del Universo cercano, nombrada así por las cuerdas anudadas utilizadas por las civilizaciones andinas para registrar información. Identificada gracias al sondeo X CLASSIX, que cartografía los cúmulos de galaxias por su emisión de rayos X, Quipu se extiende sobre aproximadamente 1,3 mil millones de años luz (más de 400 megaparsecs) y concentra una masa estimada en aproximadamente 200 millones de billones (2×10¹⁷) de masas solares, es decir, aproximadamente 200.000 veces la masa de la Vía Láctea.

Con otras cuatro superestructuras vecinas, Quipu agruparía por sí sola cerca del 45 % de los cúmulos de galaxias y aproximadamente el 25 % de la materia del volumen local estudiado, mientras que solo ocupa aproximadamente el 13 % del espacio correspondiente. Esta concentración extrema de masa puede afectar localmente las mediciones de la constante de Hubble y dejar una huella medible en el fondo cósmico de microondas, a través del efecto Sachs-Wolfe integrado.

El principio cosmológico puesto a prueba

El principio cosmológico postula que a muy gran escala, el Universo es homogéneo e isótropo: la materia debería distribuirse allí de manera relativamente uniforme, sin estructura que supere un límite de tamaño de aproximadamente 1,2 mil millones de años luz. La Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, el Anillo Gigante y Quipu figuran entre una lista creciente de estructuras que parecen superar este límite teórico. Algunos cosmólogos estiman que estos objetos no son estructuras físicamente ligadas y desaparecerán a medida que el Universo se expanda; otros ven en ellos una señal de que habría que afinar, o incluso revisar, el modelo estándar ΛCDM. El debate sigue abierto y alimenta una parte activa de la investigación en cosmología observacional.

¿Qué es un Filamento?

Definición de un filamento galáctico

En cosmología, los filamentos forman parte de las estructuras más grandes del Universo.
Un filamento galáctico es una estructura en forma de hilo (a escala del Universo), compuesta de galaxias y/o cúmulos de galaxias, gas y materia oscura.
Conocemos varios filamentos de varias decenas de megaparsecs (30 a 300 millones de años luz), el filamento de la Cabellera de Berenice, el filamento Perseo-Pegaso, el filamento de la Osa Mayor, el filamento Lince-Osa Mayor, el filamento de Laniakea, el filamento del Centauro, el filamento de Virgo…

Los filamentos cósmicos conocidos

Laniakea, nuestro supercúmulo de galaxias que integra nuestro Grupo Local y por lo tanto la Vía Láctea, no está específicamente asociado a un único filamento cósmico mayor. Está delimitado por importantes estructuras filamentosas y está conectado a otros supercúmulos por estos filamentos cósmicos.

N.B.:
Un megaparsec (Mpc) equivale a un millón de parsecs. Un parsec es aproximadamente igual a 3,26 años luz, y un megaparsec es por lo tanto equivalente a aproximadamente 3.260.000 años luz.

¿Qué es un complejo de supercúmulos?

Definición de un complejo de supercúmulos

Un complejo de supercúmulos es una estructura cósmica aún más vasta que los supercúmulos de galaxias. Los supercúmulos de galaxias son concentraciones masivas de galaxias ligadas gravitacionalmente, y los complejos de supercúmulos son ensamblajes aún más grandes de estas estructuras a gran escala.

Laniakea, nuestro complejo de supercúmulos

En lo que a nosotros respecta, el complejo de supercúmulos Piscis-Ballena es una vasta estructura cósmica que ha sido identificada gracias a observaciones del cielo a gran escala. También se conoce como Laniakea, un término hawaiano que significa "inmenso cielo abierto". Este complejo de supercúmulos es de particular importancia porque engloba nuestro propio supercúmulo de galaxias, el Grupo Local, en el que se encuentra la Vía Láctea.

Laniakea es gigantesco, extendiéndose sobre aproximadamente 500 millones de años luz. Agrupa varios supercúmulos de galaxias (Supercúmulo de Virgo, Supercúmulo del Boyero, Supercúmulo de la Serpiente, Supercúmulo de Hidra-Centauro, etc.).

Lo que hay que recordar

Una estructura modelada por la gravitación

La formación de los complejos de supercúmulos, los filamentos cósmicos y las Grandes Murallas está íntimamente ligada a los procesos de crecimiento estructural del universo.
Inicialmente, al "comienzo" del Universo, pequeñas fluctuaciones en la densidad de la materia fueron amplificadas con el tiempo por la gravitación, conduciendo a la formación de estas diferentes estructuras a gran escala.

El papel clave de la materia oscura

La presencia de materia oscura desempeña un papel crucial en la formación de estas estructuras, ya que actúa como una especie de "cola gravitacional" que atrae y mantiene unida la materia ordinaria, como el gas y las galaxias.

Descubrimientos que siguen sacudiendo el modelo estándar

Los recientes descubrimientos del Anillo Gigante y de Quipu, así como la reevaluación al alza del tamaño de la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, muestran que la cartografía del Universo a muy gran escala sigue siendo un campo de investigación activo. Futuras misiones, que combinarán sondeos ópticos, rayos X y estallidos de rayos gamma, deberían permitir confirmar o refutar la existencia física de estas estructuras y precisar los límites del principio cosmológico.