La Gran Muralla Hércules-Corona Boreal (HCB) [1] [5] o simplemente la Gran Muralla [6] es un filamento galáctico que es la estructura más grande conocida en el universo observable , midiendo aproximadamente 10 mil millones de años luz de longitud (el universo observable tiene alrededor de 93 mil millones de años luz de diámetro). Esta superestructura masiva es una región del cielo vista en el mapeo del conjunto de datos de estallidos de rayos gamma (GRB) que se ha encontrado que tiene una concentración de GRB de distancia similar que es inusualmente más alta que la distribución promedio esperada. [2] [3] Fue descubierta a principios de noviembre de 2013 por un equipo de astrónomos estadounidenses y húngaros dirigidos por István Horváth, Jon Hakkila y Zsolt Bagoly mientras analizaban datos de la Swift Gamma-Ray Burst Mission , junto con otros datos de telescopios terrestres. [2] [3] Es la formación más grande conocida en el universo, superando el tamaño del Huge-LQG por aproximadamente un factor de dos. [7]
La sobredensidad se encuentra en el segundo, tercer y cuarto cuadrante galáctico (NGQ2, NGQ3 y NGQ4) del cielo. Por lo tanto, se encuentra en el hemisferio norte, centrada en el límite de las constelaciones Draco y Hércules . El agrupamiento completo consta de alrededor de 19 GRB con rangos de corrimiento al rojo entre 1,6 y 2,1. [3]
Por lo general, la distribución de GRB en el universo aparece en conjuntos de menos de la distribución 2σ, o con menos de dos GRB en los datos promedio del sistema punto-radio. [ aclaración necesaria ] Una posible explicación de esta concentración es la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal. [8] [9] La pared tiene un tamaño medio de más de 2 mil millones a 3 mil millones de parsecs (6 a 10 mil millones de años luz). [5] Un supercúmulo de este tipo puede explicar la distribución significativa de GRB debido a su vínculo con la formación estelar.
En otros estudios se ha puesto en duda la existencia de la estructura, postulando que la estructura se encontró a través de sesgos en ciertas pruebas estadísticas, sin considerar los efectos completos de la extinción. [10] [11] Un artículo de 2020 (del grupo original de descubridores y otros) dice que su análisis del conjunto de datos actual más confiable respalda la existencia de la estructura, pero que se necesitará el satélite THESEUS para decidir la cuestión de manera concluyente. [12]
La sobredensidad se descubrió utilizando datos de diferentes telescopios espaciales que operan en longitudes de onda de rayos gamma y rayos X , además de algunos datos de telescopios terrestres. A finales de 2012 registraron con éxito 283 GRB y midieron sus corrimientos al rojo espectroscópicamente. Los subdividieron en diferentes submuestras de grupos de diferentes corrimientos al rojo, inicialmente con cinco grupos, seis grupos, siete grupos y ocho grupos, pero cada división de grupo en las pruebas sugiere una anisotropía y concentración débiles, pero este no es el caso cuando se subdivide en nueve grupos, cada uno con 31 GRB; notaron una agrupación significativa de GRB de la cuarta submuestra (z = 1,6 a 2,1) con 19 de los 31 GRB de la submuestra concentrados en las proximidades de los Cuadrantes Galácticos Norte Segundo, Tercero y Cuarto (NGQ2, NGQ3 y NGQ4) que abarcan no menos de 120 grados del cielo. [2] [13] Según los modelos evolutivos estelares actuales, los GRB solo son causados por la colisión de estrellas de neutrones y el colapso de estrellas masivas y, como tal, las estrellas que causan estos eventos solo se encuentran en regiones con más materia en general. Utilizando la prueba de Kolmogorov-Smirnov de dos puntos , una prueba del vecino más cercano y un método de radio de punto Bootstrap, encontraron que la significancia estadística de esta observación era menor al 0,05 %. La posible probabilidad binomial de encontrar una agrupación fue p = 0,0000055. Más adelante se informa en el artículo que la agrupación puede estar asociada con una estructura supermasiva previamente desconocida. [2]
Los autores del artículo concluyeron que una estructura era la posible explicación de la agrupación, pero nunca le asociaron ningún nombre. [14] Hakkila afirmó que "Durante el proceso, nos preocupamos más por si era real o no". [14] El término "Gran Muralla Hércules-Corona Boreal" fue acuñado por Johndric Valdez, un adolescente filipino de Marikina en Wikipedia , [14] [15] después de leer un informe de Discovery News [16] tres semanas después del descubrimiento de la estructura en 2013. La nomenclatura fue utilizada por Jacqueline Howard, en su serie de videos "Talk Nerdy to Me", [17] y Hakkila usaría más tarde el nombre. [1]
El término es engañoso, ya que el cúmulo ocupa una región mucho más grande que las constelaciones de Hércules y Corona Borealis . De hecho, cubre la región desde Boötes hasta la constelación zodiacal de Géminis . Además, el cúmulo tiene una forma algo redondeada, lo que probablemente sea un supercúmulo , en contraste con la forma alargada de una pared galáctica. Otro nombre, la Gran Muralla de GRB, fue propuesto en un artículo posterior. [6]
El artículo afirma que "14 de los 31 GRB se concentran en un radio de 45 grados del cielo", [3] lo que se traduce en un tamaño de unos 10.000 millones de años luz (3 gigaparsecs ) en su dimensión más larga, [¿ investigación original? ] que es aproximadamente una novena parte (10,7%) del diámetro del universo observable. Sin embargo, el agrupamiento contiene entre 19 y 22 GRB y abarca una longitud tres veces mayor que los 14 GRB restantes. De hecho, el agrupamiento cruza más de 20 constelaciones y cubre 125 grados del cielo, o casi 15.000 grados cuadrados de área total, lo que se traduce en una longitud de entre 18.000 y 23.000 millones de años luz (5,5 a 7 gigaparsecs). Se encuentra en un corrimiento al rojo de entre 1,6 y 2,1.
El equipo subdivide los 283 GRB en nueve grupos en conjuntos de 31 GRB. Se han utilizado al menos tres métodos diferentes para revelar la importancia de la agrupación.
La prueba de Kolmogorov-Smirnov (prueba K-S) es una prueba no paramétrica de la igualdad de distribuciones de probabilidad continuas y unidimensionales que se puede utilizar para comparar una muestra con una distribución de probabilidad de referencia (prueba K-S de una muestra) o para comparar dos muestras (prueba K-S de dos muestras); por lo tanto, se puede utilizar para probar las comparaciones de las distribuciones de las nueve submuestras. Sin embargo, la prueba K-S solo se puede utilizar para datos unidimensionales; no se puede utilizar para conjuntos de datos que involucran dos dimensiones, como la agrupación. Sin embargo, un artículo de 1983 de JA Peacock sugiere que se deben utilizar los cuatro ordenamientos posibles entre pares ordenados para calcular la diferencia entre las dos distribuciones. Dado que la distribución del cielo de cualquier objeto se compone de dos coordenadas angulares ortogonales, el equipo utilizó esta metodología. [3]
La tabla anterior muestra los resultados de la prueba K–S 2D de las nueve submuestras de GRB. Por ejemplo, la diferencia entre el grupo 1 y el grupo 2 es de 9 puntos. Los valores mayores que 2 σ (valores significativos iguales o mayores que 14) están en cursiva y coloreados sobre fondo amarillo. Nótese que hay seis valores significativos en el grupo 4.
Los resultados de la prueba muestran que de los seis números más grandes, cinco pertenecen al grupo 4. Seis de las ocho comparaciones numéricas del grupo 4 pertenecen a las ocho diferencias numéricas más grandes, es decir, números mayores que 14. Para calcular las probabilidades aproximadas para los diferentes números, el equipo realizó 40 mil simulaciones donde se compararon 31 puntos aleatorios con otros 31 puntos aleatorios. El resultado contiene el número 18 veintiocho veces y números mayores que 18 diez veces, por lo que la probabilidad de tener números mayores que 17 es del 0,095%. La probabilidad de tener números mayores que 16 es p = 0,0029, de tener números mayores que 15 es p = 0,0094 y de tener números mayores que 14 es p = 0,0246. Para una distribución aleatoria, esto significa que los números mayores que 14 corresponden a 2 desviaciones σ y los números mayores que 16 corresponden a 3 desviaciones σ . La probabilidad de tener números mayores que 13 es p = 0,057, o 5,7%, lo cual no es estadísticamente significativo. [3]
Utilizando las estadísticas del vecino más próximo, una prueba similar a la prueba K–S 2D; 21 probabilidades consecutivas en el grupo 4 alcanzan el límite de 2 σ y 9 comparaciones consecutivas alcanzan el límite de 3 σ . Se pueden calcular probabilidades binomiales. Por ejemplo, 14 de los 31 GRB en esta banda de corrimiento al rojo se concentran en aproximadamente una octava parte del cielo. La probabilidad binomial de encontrar esta desviación es p = 0,0000055.
El equipo también utilizó una estadística de bootstrap para determinar el número de GRB dentro de un área angular preferida del cielo. La prueba mostró que el 15-25% del cielo identificado para el grupo 4 contiene significativamente más GRB que círculos similares en otros desplazamientos al rojo de GRB. Cuando se elige el área como 0,1125 × 4 π , 14 GRB de los 31 se encuentran dentro del círculo. Cuando se elige el área como 0,2125 × 4 π , 19 GRB de los 31 se encuentran dentro del círculo. Cuando se elige el área como 0,225 × 4 π , 20 GRB de los 31 se encuentran dentro del círculo. En este último caso, solo 7 de los 4000 casos de bootstrap tenían 20 o más GRB dentro del círculo. Este resultado es, por lo tanto, una desviación estadísticamente significativa ( p = 0,0018) (la probabilidad binomial de que esto sea aleatorio es menor que 10 −6 ). El equipo construyó estadísticas para esta prueba repitiendo el proceso una gran cantidad de veces (diez mil). De las diez mil ejecuciones de Monte Carlo, seleccionaron el mayor número de ráfagas encontradas dentro del círculo angular. Los resultados muestran que solo 7 de los 4000 casos de bootstrap tienen 20 GRB en un círculo angular preferido.
Algunos estudios han puesto en duda la existencia del HCB. Un estudio de 2016 descubrió que la distribución observada de GRB era coherente con lo que se podía derivar de las simulaciones de Monte Carlo, pero estaba por debajo del umbral de probabilidad del 95 % (p < .05) de significancia que se utiliza normalmente en los análisis de valores p . [11] Un estudio de 2020 encontró niveles de probabilidad incluso más altos al considerar sesgos en pruebas estadísticas, y argumentó que, dado que se utilizaron nueve rangos de corrimiento al rojo, el umbral de probabilidad debería ser en realidad inferior a p < 0,05, en lugar de alrededor de p < 0,005. [10] Un artículo de 2020 (del grupo original de descubridores y otros) dice que su análisis del conjunto de datos actual más confiable respalda la existencia de la estructura, pero que será necesario el satélite THESEUS para decidir la cuestión de manera concluyente. [12]
Nuestros análisis estadísticos confirman la presencia de la agrupación en el conjunto de datos más confiable actualmente disponible... De todo esto concluimos que la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal puede ser de hecho la estructura más grande del Universo, pero para poder decidir de manera concluyente si En realidad existe, necesitamos a TESEO.
