The Dark Energy Survey proporciona una visión más precisa de la evolución del universo.

Los nuevos resultados del Dark Energy Survey utilizan la muestra más grande de galaxias sobre un gran trozo de cielo para producir las mediciones más precisas de la formación y el crecimiento del universo hasta la fecha.

El análisis, que incluye datos de los primeros tres años de la encuesta, coincide con las expectativas del mejor modelo actual del universo, el Modelo Cósmico Estándar. Sin embargo, todavía hay indicios de DES y otros experimentos de que la materia en el universo actual es menos grumosa o forma menos estructura de lo esperado.

Dragan Hutterer

La colaboración DES consta de más de 400 científicos de 25 instituciones en siete países, incluido un grupo de profesores, investigadores postdoctorales y estudiantes de la Universidad de Michigan. Mundo de la cosmología de la UM Dragan Hutterer Él codirige el grupo de trabajo DES responsable de vincular los datos a la teoría y establecer las principales limitaciones sobre la materia oscura y las propiedades de la energía oscura.

«Los nuevos resultados del Dark Energy Survey proporcionan restricciones sin precedentes sobre la evolución de la estructura cósmica durante los últimos siete mil millones de años», dijo. “Están respondiendo viejas preguntas y planteando nuevas preguntas sobre cómo el universo pasó de estar dominado por la materia oscura a comenzar una nueva fase de expansión acelerada impulsada por un componente misterioso llamado energía oscura.

«La nueva publicación científica, que se registró en 29 artículos de investigación exhaustivos que describen la metodología y la aplicación del polimorfismo, es un hito en el campo de la cosmología. Los resultados combinados de la distribución y evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico mejoran en gran medida nuestro conocimiento de la universo.»

En el transcurso de seis años, DES escaneó 5,000 grados cuadrados, casi un octavo de todo el cielo, en 758 noches de observación y catalogó cientos de millones de objetos. Los resultados anunciados hoy se basan en datos de los primeros tres años (se observaron 226 millones de galaxias en el transcurso de 345 noches) para crear los mapas más grandes y precisos hasta la fecha de la distribución de galaxias en el universo en tiempos relativamente recientes.

Dado que DES estudió las galaxias cercanas, así como los miles de millones de años luz de distancia, sus mapas brindan una instantánea de la estructura actual del universo a gran escala y una película de cómo esta estructura ha evolucionado durante los últimos siete mil millones de años.

La materia ordinaria constituye solo alrededor del 5% del universo. La energía oscura, que los cosmólogos suponen que impulsa la expansión acelerada del universo al contrarrestar la fuerza de la gravedad, representa aproximadamente el 70%. El último 25% es materia oscura, cuya influencia gravitacional une a las galaxias. Tanto la materia oscura como la energía oscura permanecen invisibles y misteriosas, pero DES busca iluminar su naturaleza estudiando cómo la competencia entre ellas da forma a la estructura a gran escala del universo a lo largo del tiempo cósmico.

Para probar el modelo de universo actual de los cosmólogos, los científicos del DES compararon sus resultados con las mediciones del Observatorio Orbital Planck de la Agencia Espacial Europea. Planck usó señales de luz conocidas como Fondo Cósmico de Microondas para observar los comienzos del universo, solo 400.000 años después del Big Bang. Los datos de Planck brindan una visión precisa del universo hace 13 mil millones de años, y el Modelo Cósmico Estándar predice cómo debería evolucionar la materia oscura hacia el presente. Si las observaciones de DES no coinciden con esta predicción, es probable que exista un lado inexplorado del universo.

Si bien ha habido indicios persistentes de DES y varios estudios de galaxias anteriores de que el universo actual es un pequeño porcentaje menos aglomerado de lo esperado, un descubrimiento interesante que merece más investigación, los resultados publicados recientemente están en línea con la predicción.

La Vía Láctea se extiende por el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros del Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, que alberga una cámara de energía oscura de 570 megapíxeles. Crédito de la imagen: Andreas Papadopoulos, The Dark Energy Survey

DES fotografió el cielo nocturno utilizando una cámara de energía oscura de 570 megapíxeles en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros de altura en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, un programa de la Fundación Nacional de Ciencias NOIRLab. Una de las cámaras digitales más potentes del mundo, la cámara de energía oscura está especialmente diseñada para DES y fabricada y probada en Fermilab. Los datos de DES se procesaron en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois.

Para estimar la distribución de la materia oscura y el efecto de la energía oscura, DES se basó en dos fenómenos principales. Primero, a gran escala, las galaxias no se distribuyen aleatoriamente por el espacio, sino que forman una estructura en forma de cuadrícula debido a la atracción gravitacional de la materia oscura. DES ha medido cómo evolucionó esta red cósmica a lo largo de la historia del universo. El grupo de galaxias que componen la red cósmica, a su vez, reveló regiones de mayor densidad que la materia oscura.

En segundo lugar, DES detecta la firma de la materia oscura a través de una lente gravitacional débil. Cuando la luz de una galaxia distante viaja a través del espacio, la atracción gravitacional tanto de la materia ordinaria como de la oscuridad puede doblarla, dando como resultado 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 de DES han deducido la distribución espacial (o agrupamiento) de la materia oscura en el universo.

Los cosmólogos de la UM desempeñaron un papel importante en todos los aspectos del escaneo de energía oscura. Durante más de una década, el equipo del físico Gregory Tarley ayudó a construir partes de la cámara, mientras que los profesores Joss Evard, Chris Miller, Tim McKay y sus estudiantes e investigadores postdoctorales dirigieron el análisis de cúmulos de galaxias, los objetos gravitacionales más grandes del mundo. Universo.

El físico David Girds dirigió un esfuerzo para descubrir cientos de cuerpos distantes del sistema solar, incluido un nuevo planeta enano, en los datos del DES, mientras que el profesor Marcel Soares Santos desplegó el telescopio en su etapa inicial y luego usó los datos del sondeo para encontrar el hogar de la galaxia. agujeros negros y estrellas de neutrones que fueron descubiertos, fusionándose a través de ondas gravitacionales.

DES concluyó Notes for the Night Sky en 2019. Gracias a la experiencia analizando la primera mitad de los datos, el equipo ahora está listo para manejar el conjunto de datos completo. Se espera que el análisis DES final proporcione una imagen más precisa de la materia oscura y la energía oscura en el universo. Los métodos que desarrolló el equipo allanaron el camino para futuros estudios del cielo para investigar los misterios del universo.

“La colaboración es notablemente reciente.” Rich Cron, director de DES y portavoz de la Universidad de Chicago, dijo que se inclina fuertemente hacia investigadores postdoctorales y estudiantes graduados que están haciendo gran parte del trabajo. “Eso es realmente divertido. Se está formando una nueva generación de cosmólogos utilizando el escaneo de energía oscura «.

Los últimos resultados de DES se presentarán en un simposio científico el 27 de mayo. Veintinueve artículos estarán disponibles en el repositorio en línea de arXiv.

Stady: Hallazgos de cosmología DES

Escrito por Tracy Mark