Crean el mapa más grande de Materia Oscura del Universo

Un estudio del cielo austral ha reconstruido cómo se distribuye la masa en el espacio y el tiempo, en el estudio más grande de este tipo. Los datos proporcionan evidencia sorprendente de que la energía oscura, la fuerza que parece estar empujando al Universo a acelerar su expansión, ha sido constante a lo largo de la historia cósmica.

La colaboración de Dark Energy Survey (DES) reveló sus resultados en una sesión informativa en línea el 27 de mayo.

El equipo de DES observó el cielo entre 2013 y 2019 utilizando una cámara de 570 megapíxeles en el telescopio Víctor M. Blanco en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile. El estudio cubrió una cuarta parte del cielo del sur y sus exposiciones incluyeron 300 millones de galaxias.

“Es un conjunto de datos increíblemente poderoso”, comenta Catherine Heymans, astrónoma de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido.

Los investigadores agruparon las galaxias por color, para obtener una indicación aproximada de la distancia de cada galaxia a la nuestra: a medida que el Universo se expande, las galaxias que están más lejos aparecen más rojas porque sus ondas de luz se han extendido a longitudes de onda más largas. De esa manera, el equipo pudo agregar una tercera dimensión a su mapa.

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las regiones oscuras representan la poca densidad tanto de galaxias. Los puntos más brillantes son las aglomeraciones de galaxias y su lejanía.

Mirar más lejos también corresponde a mirar al pasado, por lo que un mapa cósmico 3D proporciona un registro de la historia del Universo. Al rastrear cómo se extienden las galaxias a lo largo del tiempo, los cosmólogos pueden medir indirectamente las fuerzas en juego. Estos incluyen la atracción gravitacional de la materia oscura, la materia invisible que constituye alrededor del 80% de la masa del Universo y domina la formación de galaxias y cúmulos de galaxias.

Galaxias distorsionadas

Para revelar mejor la presencia de materia oscura, el equipo de DES analizó las formas de 100 millones de galaxias más distantes. Debido a que la gravedad curva el espacio, los cosmólogos pudieron mapear grandes concentraciones de materia oscura en las regiones más cercanas del Universo al ver cómo su gravedad aprieta las imágenes de las galaxias más alejadas, un fenómeno llamado lente gravitacional débil. “Observamos que nuestras imágenes de las galaxias de fondo están ligeramente distorsionadas”, explicó Alexandra Amon, miembro de DES, en una sesión informativa en línea.

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región estudiada por el Observatorio DES.

El mapeo de galaxias y materia oscura en 3D también permite a los investigadores investigar la energía oscura, la fuerza que impulsa la expansión del Universo para que se acelere. La naturaleza de esta fuerza misteriosa es uno de los principales problemas abiertos en cosmología. Toda la evidencia hasta ahora ha sugerido que es uniforme en el espacio y el tiempo, y DES ha proporcionado ahora la prueba más estricta de esa hipótesis. Cuando se combina con datos de otras encuestas, su mapa 3D ha ayudado a reducir los márgenes de error a aproximadamente un 3%, dice el miembro de DES, Michael Troxel, de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte.

Ofer Lahav, miembro destacado de DES en el University College de Londres, dice que el resultado es un «triunfo» para el modelo estándar de cosmología, que asume que la energía oscura es constante.

Esto dificultará que los cosmólogos apoyen modelos alternativos en los que la energía oscura es un «medio tangible» que podría desaparecer en el futuro.

Más suave de lo esperado

DES también encontró que el Universo es un poco más suave de lo esperado, lo que confirma los hallazgos que la colaboración informó por primera vez en 2017 . «La lente es persistentemente baja en comparación con lo que dicta el universo», dijo Amon, cosmólogo del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas en Menlo Park, California.

Además de DES, otros dos proyectos importantes de lentes débiles han reportado un resultado desconcertante similar: el estudio Hyper Suprime-Cam, realizado por el Observatorio Astronómico Nacional del Telescopio Subaru de Japón en Mauna Kea, Hawai; y la encuesta Kilo-Degree en uno de los telescopios del Observatorio Europeo Austral en Chile, dirigida por Heymans. Los tres estudios han encontrado un poco menos de lentes – y por lo tanto, un poco menos concentración de materia oscura – de lo que se esperaría según el modelo de cosmología predominante.

Cuando se tienen en cuenta las incertidumbres experimentales, las mediciones siguen siendo ampliamente coherentes con el modelo estándar. Heymans dice que será interesante combinar los resultados de las tres encuestas con lentes débiles en un análisis para obtener una medida más precisa de la posible discrepancia.

Hay más por venir de DES: los últimos resultados se basaron en sus primeros tres años de toma de datos, de un total de seis años. A partir del próximo año, la cosmología dará un gran salto con dos nuevos observatorios, el Observatorio Vera Rubin en Chile y el telescopio espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea. Ambos llevarán a cabo estudios con lentes débiles a una profundidad sin precedentes, y «van a realizar este trabajo en todo el cielo», dice Heymans.