Mapa de 226 millones de galaxias ofrece una mirada sin precedentes a la evolución del universo

La colaboración de Dark Energy Survey, que involucra a más de 400 científicos de 25 instituciones, incluida UArizona, ha completado el mapa más grande del universo. Al detallar la distribución y las formas de las galaxias que se extienden a más de 7 mil millones de años luz, los datos brindan a los investigadores un registro de cómo evolucionó el universo a lo largo del tiempo. 

Por Daniel Stolte, Comunicaciones Universitarias y Fermilab

Telescopio Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile
El Dark Energy Survey ha obtenido imágenes de aproximadamente 5.000 grados cuadrados del cielo del sur. La encuesta ha mapeado cientos de millones de galaxias para ayudar a los investigadores a comprender la expansión acelerada de nuestro universo.Reidar Hahn, Fermilab

Un equipo internacional de científicos, incluidos varios de la Universidad de Arizona, ha completado el mapa más grande del universo, detallando la distribución y formas de galaxias que abarcan más de 7 mil millones de años luz.

La colaboración de Dark Energy Survey, que incluye a más de 400 científicos de 25 instituciones en siete países, presentó hoy los resultados de su primera ejecución de observación de tres años, como parte de una serie de 29 artículos científicos .

Los nuevos resultados utilizan la muestra más grande de galaxias sobre una enorme parte del cielo para producir las mediciones más precisas hasta ahora de la composición y el crecimiento del universo.

Los científicos encontraron que la cantidad de materia en el universo y su distribución son consistentes con las expectativas del modelo cosmológico estándar, que describe cómo se originó el universo con el Big Bang hace unos 14 mil millones de años y cómo ha evolucionado desde entonces. Este modelo predice que la distribución de la materia en el cosmos no es uniforme, sino que contiene regiones donde la materia se concentra en “grupos”, rodeados por vastas extensiones de espacio mayoritariamente vacío. 

Sin embargo, los datos recopilados previamente por Dark Energy Survey y otros experimentos han sugerido que la distribución de la materia en el universo es un poco menos “grumosa” de lo que predice el modelo estándar.

“Es emocionante cuantificar cómo ha evolucionado nuestro universo con el tiempo”, dijo Elisabeth Krause , profesora asistente de astronomía y física en UArizona, quien proporciona liderazgo científico de Dark Energy Survey como copresidenta de su comité científico. “Básicamente, estamos observando la distribución espacial de las galaxias en diferentes edades del universo, y rastreamos cómo esta distribución ha cambiado con el tiempo. Es como ver crecer el universo, comenzando cuando tenía solo un tercio de su edad. hoy.”

Krause codirige el comité científico con Scott Dodelson, presidente del departamento de física y astronomía de la Universidad Carnegie Mellon. Los profesores, estudiantes e investigadores postdoctorales del Laboratorio de Cosmología de Arizona , un grupo de investigación de UArizona dedicado a estudiar los grandes desafíos en cosmología, han contribuido al análisis científico de la Encuesta de Energía Oscura.

En el transcurso de seis años, el proyecto colaborativo examinó 5.000 grados cuadrados, casi un octavo de todo el cielo, y catalogó cientos de millones de objetos. Los resultados anunciados hoy se basan en datos de los primeros tres años (226 millones de galaxias observadas durante 345 noches) para crear los mapas más grandes y precisos de la distribución de galaxias en el universo en tiempos relativamente recientes.

Dado que el Dark Energy Survey estudia las galaxias cercanas, así como los miles de millones de años luz de distancia, sus mapas proporcionan tanto una instantánea de la estructura actual a gran escala del universo como una película de cómo esa estructura ha evolucionado a lo largo de la historia. últimos 7 mil millones de años.

Para probar el modelo actual del universo de los cosmólogos, los científicos de Dark Energy Survey compararon sus resultados con las mediciones del observatorio orbital Planck de la Agencia Espacial Europea. Planck usó señales de luz conocidas como el fondo cósmico de microondas para mirar hacia atrás en el tiempo al universo temprano, solo 400,000 años después del Big Bang. Los datos de Planck dan una visión precisa del universo hace 13 mil millones de años, y el modelo cosmológico estándar predice cómo debería evolucionar la materia oscura hasta el presente.

“Si las observaciones de DES no coinciden con esta predicción, habremos descubierto evidencia de nueva física en nuestro universo, probablemente relacionada con cómo evolucionan la materia oscura y la energía oscura”, dijo Eduardo Rozo , profesor asociado de física en UArizona y parte de Dark Colaboración en Energy Survey.

Si bien ha habido indicios persistentes del Dark Energy Survey y varios estudios de galaxias anteriores de que la distribución de la materia en el universo actual es menos grumosa de lo previsto, los resultados publicados recientemente son consistentes con la predicción realizada por el modelo cosmológico estándar.

La materia ordinaria constituye solo alrededor del 5% del universo. La energía oscura, que los cosmólogos plantean como hipótesis impulsa la expansión acelerada del universo al contrarrestar la fuerza de la gravedad, representa aproximadamente el 70%. El 25% restante es materia oscura, que tiene una influencia gravitacional que une a las galaxias. Tanto la materia oscura como la energía oscura son invisibles y misteriosas, pero Dark Energy Survey busca iluminar su naturaleza al estudiar cómo la competencia entre ellas da forma a la estructura a gran escala del universo a lo largo del tiempo cósmico.

Los científicos de la encuesta fotografiaron el cielo nocturno usando la Cámara de Energía Oscura de 570 megapíxeles en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, un programa del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias. Una de las cámaras digitales más poderosas del mundo, la Dark Energy Camera fue diseñada específicamente para el Dark Energy Survey y construida y probada en el laboratorio de aceleración y física de partículas Fermilab en Illinois. Los datos se procesaron en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Cámara de energía oscura en el telescopio Blanco de 4 metros del Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile
The Dark Energy Survey fotografió el cielo nocturno utilizando la Cámara de Energía Oscura de 570 megapíxeles en el telescopio Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, una división del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias.Reidar Hahn, Fermilab

“Este conjunto de datos empuja los límites de la cosmología a un nuevo nivel”, dijo Tim Eifler , profesor asistente de astronomía de Arizona, quien codirigió el grupo de trabajo Teoría del estudio de energía oscura y sondas combinadas con Dragan Huterer, profesor de física en la Universidad de Michigan. “La gran cantidad de galaxias que observamos requiere un nuevo nivel de precisión en la metodología de análisis de datos”.

Para cuantificar la distribución de la materia oscura y el efecto de la energía oscura, el Dark Energy Survey se basó en dos fenómenos principales. Primero, a gran escala, las galaxias no se distribuyen aleatoriamente por el espacio, sino que forman una estructura similar a una red debido a la gravedad de la materia oscura. El Dark Energy Survey midió cómo ha evolucionado esta red cósmica a lo largo de la historia del universo. La agrupación de galaxias que forma la red cósmica, a su vez, reveló regiones con una mayor densidad de materia oscura.

En segundo lugar, el Dark Energy Survey detectó la firma de la materia oscura a través de lentes gravitacionales débiles. A medida que la luz de una galaxia distante viaja a través del espacio, la gravedad de la materia tanto ordinaria como oscura puede doblarla, lo que resulta en una imagen distorsionada de la galaxia vista desde la Tierra. Al estudiar cómo las formas aparentes de las galaxias distantes se alinean entre sí y con las posiciones de las galaxias cercanas a lo largo de la línea de visión, los científicos infirieron la distribución espacial, o aglomeración, de la materia oscura.

“Este es un conjunto de datos fantástico para trabajar”, dijo Xiao Fang , investigador postdoctoral en el Observatorio Steward de UArizona y uno de los autores principales del artículo Dark Energy Survey que describe el modelado teórico de los observables. “Para los investigadores jóvenes como yo, es la oportunidad ideal para desarrollar e implementar nuevas ideas y probar algunas de las teorías más famosas de la física cosmológica”.

Los métodos desarrollados por el equipo han allanado el camino para futuros estudios del cielo para sondear los misterios del cosmos.

“Los avances que DES ha logrado en este análisis son solo el comienzo”, dijo Rozo. “Los avances que ha logrado nuestro equipo ahora se trasladarán a conjuntos de datos aún más grandes y masivos, como el Estudio del Legado del Espacio y el Tiempo del Observatorio Rubin a partir de 2023, y el Telescopio Espacial Roman de la NASA, programado para su lanzamiento en 2026

EXPLORACIÓN DE LA FACULTAD DE CIENCIAS DE ASTRONOMÍA

RECURSOS PARA LOS MEDIOS

Contacto (s) de prensa

Mikayla Mace Kelley

Escritor científico, Comunicaciones universitariasmikaylamace@arizona.edu520-621-1878

Contacto (s) del investigador

Elisabeth Krause

Profesor asistente, Steward Observatorykrausee@arizona.eduVISITE LA SALA DE REDACCIÓN

Link al articulo original en ingles:

https://news.arizona.edu/story/map-226m-galaxies-provides-unprecedented-look-evolution-universe

Los comentarios están cerrados.