Hazaña científica: completan el mapa tridimensional más detallado del universo

No sólo muestra las posiciones de millones de galaxias, sino que también mira hacia atrás a cómo el universo se ha expandido durante once mil millones de años. Un astrofísico canadiense líder de la investigación dice que este mapa cambiará nuestra comprensión de las leyes de la física.

“Este trabajo nos ofrece simplemente la historia de la expansión del Universo más completa hasta la actualidad».

-Will Percival, Universidad de Waterloo, Ontario.

Mapa del universo

Hace unos años ya había sido noticia un mapa 3D del universo.  En ese momento la extensión observada era de unos 2 mil millones de años luz y era considerada la imagen más completa nunca antes lograda del cosmos. También habían participado científicos de la Universidad de Waterloo junto con colegas europeos.

Esto es diferente: científicos de 30 instituciones del mundo han producido una imagen de 11.000 millones de años del universo con la publicación de un análisis exhaustivo del mayor mapa cósmico tridimensional jamás creado. Un proyecto sobre el cual vienen trabajando desde hace dos décadas.

«A medida que miramos a la distancia, miramos hacia atrás en el tiempo. Así que la ubicación de estas señales revela la tasa de expansión del universo en diferentes momentos de la historia cósmica».

Los nuevos resultados publicados el lunes contienen mediciones detalladas de más de cuatro millones de galaxias y cuásares ultrabrillantes plenos de energía que cubren 11.000 millones de años de tiempo cósmico.

«Este es uno de los avances más sustanciales en cosmología en la última década», dijo el profesor de la Universidad de Waterloo Will Percival, investigador líder del trabajo.

Durante los últimos 20 años, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ha creado una serie de estudios que abarcan un período de 11.000 millones de años de historia cósmica titulado “Estudio Espectroscópico de Oscilación Baryon Extendido” eBOSS, con datos recopilados de un telescopio óptico en Nuevo México durante seis años.

“Hemos trabajado para llenar ese vacío, y ahora estamos usando esa información para obtener una mejor comprensión de este período en nuestro universo» dijo Percival, quien trabaja en la Universidad de Waterloo y en el Instituto Perimetral.

Will Percival
Es el director del Centro de Astrofísica de Waterloo en la Universidad de Waterloo -donde ocupa la Cátedra Distinguida de Astrofísica Mike y Ofelia Lazaridis- y es miembro asociado de la facultad de Perimeter, un importante centro de investigación científica física teórica fundamental.

15 años de esfuerzos fueron premiados hoy con la publicación del Mapa del Universo.

Ha ocupado varios puestos de gestión en el SDSS, incluido en el equipo de gestión del eBOSS. A Percival se le encomendó esencialmente la tarea de garantizar el rigor científico de los resultados obtenidos.

A partir de su análisis de datos del SDSS, el equipo del eBOSS ha creado un mapa que revela los filamentos y vacíos que definen la estructura del universo, comenzando desde el momento en que el universo tenía sólo unos 300.000 años de antigüedad. A partir de este mapa, los investigadores miden los patrones en la distribución de las galaxias, que dan varios parámetros clave de nuestro universo con una precisión superior al uno por ciento.

Percival utiliza una analogía para explicar cómo se ve el universo en ese mapa.

«Sería como tener un mapa de Canadá, ese mapa sólo contiene las ubicaciones de las cimas de las montañas.  Aun asi sería posible inferir algo sobre Canadá a partir de ese mapa. No sería tan bueno como un mapa de las carreteras, pero seguiría siendo un mapa que podrías usar.»  

Según los resultados proporcionados por el mapa del eBOSS, la expansión del universo comenzó a acelerarse hace unos seis mil millones de años y ha continuado haciéndose cada vez más rápida desde entonces. Esta expansión acelerada parece deberse a un misterioso componente invisible del universo llamado «energía o materia oscura», consistente con la Teoría General de la Relatividad de Einstein.

Los científicos dicen que al combinar datos de ese período anterior con los de eBOSS encontraron grietas y filamentos en el universo que definen con más precisión la estructura del universo desde sus inicios, cuando tenía sólo 380.000 años de edad.

“La medición del equipo del eBOSS de la tasa actual de expansión del universo es alrededor de un 10 por ciento menor que el valor encontrado desde las distancias a las galaxias cercanas. Ese desajuste no sería obra del azar.

Los datos del eBOSS permitieron llevar a cabo múltiples formas independientes de análisis que llegaron a la misma conclusión.

“No hay una explicación ampliamente aceptada para esta discrepancia en las tasas de expansión medidas, pero una posibilidad emocionante es que una forma de materia o energía previamente desconocida del universo primitivo podría haber dejado un rastro en nuestra historia”.

Dentro del equipo del eBOSS, universidades de todo el mundo se centraron en diferentes aspectos del análisis. Para crear la parte del mapa que se remonta a seis mil millones de años, el equipo utilizó grandes galaxias rojas. Más lejos, utilizaron galaxias más jóvenes y azules.

Finalmente, para mapear el universo once mil millones de años en el pasado y más, utilizaron cuásares, que son galaxias brillantes iluminadas por la energía misma que irradian que caen en un agujero negro central.

Cada una de estas muestras requería un análisis cuidadoso para eliminar los contaminantes y revelar los patrones del universo, dice Faizan Mohammad, investigador postdoctoral del Centro de Astrofísica de Waterloo de la Universidad de Waterloo y miembro asociado del Instituto del Perímetro, quien dirigió uno de esos análisis.

«El equipo utilizado para hacer las observaciones en sí deja una huella en el mapa», dijo Mohammad. «Ha sido un trabajo muy duro entender esta huella y eliminarla de los datos, permitiendo hacer mediciones robustas sobre el universo».

El eBOSS, y el SDSS dejan para la próxima generación de científicos el trabajo de comprender la energía oscura, cuyo origen es todavía desconocido, y explicar la diferencia en la tasa de expansión del universo más joven.

Según explican los científicos, la energía oscura ocupa un espacio mayoritario en el universo. No se la puede ver ni medir directamente.

“La existencia y propiedades de la materia oscura sólo se pueden inferir indirectamente a través de sus efectos gravitatorios sobre la materia visible y la luz”.

Para Cynthia Chiang, cosmóloga en la Universidad McGill de Montreal, esta publicación del mapa del universo en 3D es invaluable para su investigación, porque muestra que el universo se está haciendo más grande y más rápido. Dice que puede confirmar lo que se llama «energía oscura».

Los filamentos de materia oscura (que se muestran en rojo) unen el espacio entre las galaxias (que se muestran en blanco) en este mapa de colores falsos. (S. Epps y M Hudson / Universidad de Water

“La expansión se ralentizará gradualmente con el paso del tiempo debido a la gravedad, así que el extraño efecto de la energía oscura es que aparentemente está causando que la tasa de expansión se acelere, lo cual no tiene ningún sentido”.

Lo que este tipo de mapa permitirá es explorar teorías que nunca antes se habían podido hacer, dice Chiang.

«Estamos increíblemente orgullosos de los resultados del eBOSS, pero también de las herramientas y mecanismos que hemos desarrollado para analizar los datos. Serán un enorme activo a medida que la próxima generación de estudios de galaxias se ponga en línea e intente resolver este enigma – o, tal vez, revele más sorpresas».

– Will Percival

Universidad de Waterloo-CBC-Kirchener News-ABC

 

 

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