Nuestro universo tiene unos 13.800 millones de años. Durante esta expansión temporal, la fracción más pequeña del desequilibrio inicial ha crecido hasta convertirse en las estructuras masivas que podemos ver en el cielo nocturno a través de nuestros telescopios: galaxias como nuestra propia Vía Láctea, cúmulos de galaxias e incluso galaxias, es decir, grandes agregados de galaxias. Materia o filamentos de gas y polvo. La rapidez con la que se produzca este crecimiento depende, al menos en el universo actual, de una especie de lucha entre las fuerzas naturales: la materia oscura, que mantiene todo unido mediante su gravedad, y la materia extra que atrae hacia sí misma, que se sostiene contra la energía oscura, que es el universo. cada vez más separados?
“Si podemos medir con precisión las estructuras del cielo, podremos observar esta lucha”, afirma el astrofísico de la LMU Daniel Gurn. Aquí es donde entran en juego los proyectos de observación binocular, que capturan con mucha claridad grandes franjas del cielo en imágenes. Por ejemplo, Chile cuenta con el Dark Energy Survey con el telescopio Blanco y el satélite Euclid recientemente lanzado. Los científicos de la LMU han estado involucrados en ambos proyectos durante años, incluso en roles de liderazgo.
Conjunto de datos más grande hasta la fecha
Aunque no siempre es fácil determinar la distancia exacta de las estructuras individuales y las galaxias a nosotros, es muy importante. Después de todo, cuanto más distante está una galaxia, más tarda su luz en viajar hacia nosotros y, por tanto, más antigua es la instantánea del universo que revelan nuestras observaciones. Una fuente importante de información es el color observado de la galaxia, medido por telescopios terrestres como Blanco o satélites como Euclid. Un nuevo estudio realizado por un equipo dirigido por Jamie McCullough y Daniel Gruen, publicado en la revista MNRASanalizó el conjunto de datos más grande hasta la fecha y arrojó luz sobre lo que realmente dice el color de diferentes galaxias sobre su verdadera distancia.
En principio, la distancia a una galaxia se puede determinar mediante espectroscopia. Esto incluye medir las líneas espectrales de galaxias distantes. A medida que el universo en su conjunto se expande, sus longitudes de onda parecen más largas cuanto más lejos está una galaxia de nosotros. Esto se debe a que las ondas de luz de galaxias distantes recorren un largo camino para llegar a nosotros. Este efecto, llamado corrimiento al rojo, también cambia los colores aparentes que miden los instrumentos en la imagen de la galaxia. Parecen más rojos de lo que realmente son. Esto es similar al efecto Doppler que escuchamos en el sonido aparente de la sirena de una ambulancia cuando pasa a nuestro lado y se aleja.
No hay dos galaxias iguales.
Jamie McCullough es investigador doctoral en LMU y la Universidad de Stanford. Para su análisis, utilizó mediciones espectroscópicas del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) junto con el conjunto de datos más grande hasta la fecha para mediciones precisas de los colores de las galaxias (KiDS-VIKING). En concreto, los autores combinaron datos espectroscópicos DESI de un total de 230.000 galaxias en el estudio KiDS-VIKING con los colores de estas galaxias y utilizaron esta información para determinar la relación entre la distancia de una galaxia y su color y brillo observados. No hay dos galaxias en el Universo iguales, pero para cada clase de galaxias similares, existe una relación específica entre el color observado y el corrimiento al rojo. “Si podemos combinar información sobre distancias con mediciones de la forma de las galaxias, podremos deducir estructuras a gran escala a partir de la distorsión de la luz”, afirma Jamie McCullough. Los resultados del estudio permiten determinar estadísticamente la distancia real de cada galaxia observada en imágenes tomadas por Euclid o el Dark Energy Survey.
Vuelo interactivo a través de millones de galaxias
Al analizar las distorsiones observadas en las imágenes de galaxias, los científicos pueden aprender y comprender mejor el comportamiento de las estructuras cósmicas hoy y hace miles de millones de años. Esto proporcionará información sobre la historia evolutiva del universo. Para observar la formación de estructuras a lo largo del tiempo, no es necesario esperar miles de millones de años. Basta medir la estructura a diferentes distancias del suelo. Solo con imágenes, es casi imposible, porque no se puede saber la distancia a nuestra galaxia a partir de su apariencia en una imagen. El estudio de Jamie McCullough tiene la clave de este problema, al proponer un modelo que nos dice a qué distancia está de nosotros el “color” aparente de una galaxia.
Para ver cómo luchan la materia oscura y la energía oscura.
El objetivo principal de esta observación y distribución precisa de galaxias a diferentes distancias es comprender mejor la gran lucha entre las fuerzas naturales de la materia oscura y la energía oscura. “Hay que poder ver rondas individuales de ese partido para ver realmente lo que está pasando”, dice Gurn. Esto se debe a que la energía oscura está preparada para capturar y potencialmente prevenir la formación de acumulaciones de masa en todo el universo. “Sólo entonces entenderemos qué son realmente la materia y la energía oscuras y cuál de ellas prevalecerá en última instancia”.
