Un esfuerzo gigantesco de un enorme equipo internacional de científicos acaba de darnos el mapa más preciso de toda la materia del Universo obtenido hasta la fecha.
Al combinar datos de dos estudios importantes, la colaboración internacional ha revelado dónde guarda y no guarda el Universo toda su basura, no solo la materia normal que forma los planetas, las estrellas, el polvo, los agujeros negros, las galaxias, sino también la materia oscura. , también: la misteriosa masa invisible que genera más gravedad de la que puede dar cuenta la materia normal.
El mapa resultante, que muestra dónde se ha congregado la materia durante los 13.800 millones de años de vida útil del Universo, será una referencia valiosa para los científicos que buscan comprender cómo evolucionó el Universo.
De hecho, los resultados ya muestran que el asunto no está distribuido exactamente como pensábamos que estaba, lo que sugiere que podría faltar algo en el actual. modelo estándar de cosmología
Según los modelos actuales, en el momento del Big Bang, toda la materia del Universo se condensó en una singularidad: un solo punto de densidad infinita y calor extremo que repentinamente estalló y arrojó quarks que rápidamente se combinaron para formar una sopa de protones, neutrones y núcleos. Los átomos de hidrógeno y helio llegaron unos cientos de miles de años después; de ellos se hizo todo el Universo.
Cómo estos primeros átomos se dispersaron, se enfriaron, se agruparon, formaron estrellas, rocas y polvo, es un trabajo de detective basado en cómo se ve el Universo que nos rodea hoy. Y una de las principales pistas que hemos usado es dónde está todo el asunto ahora, porque los científicos pueden entonces trabajar hacia atrás para descubrir cómo llegó allí.
Pero no podemos verlo todo. De hecho, la mayor parte de la materia del Universo, alrededor del 75 por ciento, es completamente invisible para nuestros métodos de detección actuales.
Solo lo hemos detectado indirectamente, porque crea campos gravitatorios más fuertes de lo que debería haber solo en función de la cantidad de materia normal. Esto se manifiesta en fenómenos tales como galaxias que giran más rápido de lo que deberían, y una pequeña peculiaridad del Universo que llamamos lentes gravitacionales.
Cuando algo en el Universo tiene suficiente masa, por ejemplo, un cúmulo de miles de galaxias, el campo gravitatorio a su alrededor se vuelve lo suficientemente fuerte como para influir en la curvatura del propio espacio-tiempo.
Eso significa que cualquier luz que viaja a través de esa región del espacio lo hace a lo largo de un camino curvo, lo que resulta en una luz deformada y magnificada. Estas lentes también son más fuertes de lo que deberían ser si solo fueran creadas por materia normal.
Para mapear la materia en el Universo, los investigadores compararon datos de lentes gravitacionales recopilados por dos estudios diferentes: el Encuesta de energía oscura
Al comparar estos dos conjuntos de datos tomados por dos instrumentos diferentes, los investigadores pueden estar mucho más seguros de sus resultados.
“Funciona como una verificación cruzada, por lo que se convierte en una medida mucho más sólida que si solo usara uno u otro”. dice el astrofísico Chihway Chang de la Universidad de Chicago, quien fue el autor principal de uno de los tres artículos que describen el trabajo.
Los autores principales de los otros dos artículos son físico Yuuki Omori del Instituto Kavli de Física Cosmológica y la Universidad de Chicago, y científico de telescopios Tim Abbott del Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NOIRLab.
El mapa resultante, basado en las posiciones de las galaxias, la lente de las galaxias y la lente del fondo cósmico de microondas, se puede extrapolar para inferir la distribución de la materia en el Universo.
Luego, este mapa se puede comparar con modelos y simulaciones de la evolución del Universo para ver si la distribución de materia observada coincide con la teoría.
Los investigadores realizaron algunas comparaciones y descubrieron que su mapa coincidía en su mayoría con los modelos actuales. Pero no del todo. Hubo algunas diferencias muy leves entre la observación y la predicción; la distribución de la materia, encontraron los investigadores, es menos grumosa, más uniformemente espaciada de lo que predicen los modelos.
Esto sugiere que nuestros modelos cosmológicos podrían necesitar un ajuste.
Eso no es realmente una sorpresa: hay algunos desajustes entre la observación cosmológica y la teoría que parecen sugerir que nos estamos perdiendo un truco o dos, en alguna parte; y los hallazgos del equipo son consistentes con el trabajo anterior, pero cuanto más precisos y completos sean nuestros datos, más probable es que resolvamos estas discrepancias.
Hay más trabajo por hacer; los hallazgos aún no son seguros. Agregar más encuestas ayudará a refinar el mapa y validar (o anular) los hallazgos del equipo.
Y, por supuesto, el mapa en sí mismo ayudará a otros científicos a realizar sus propias investigaciones sobre la misteriosa y turbia historia del Universo.
La investigación ha sido publicada en Revisión física D. Los tres documentos están disponibles en el servidor de preimpresión arXiv y se pueden encontrar aquí, aquíy aquí.