Un cósmico 'CT Scan' muestra que el universo es mucho más complejo de lo esperado
"Este proceso es como una tomografía computarizada cósmica, donde podemos mirar a través de diferentes rebanadas de historia cósmica y rastrear cómo la materia se agrupa en diferentes épocas".
Una poderosa combinación de datos de dos encuestas astronómicas muy diferentes ha permitido a los investigadores construir una "tomografía computarizada cósmica" de la evolución del universo.
Estas instantáneas revelan que, como fuerzas como la gravedad han remodelado el universo, el universo a su vez se ha vuelto menos grumoso. En otras palabras, el universo se hizo más complicado de lo esperado. El equipo detrás de estos hallazgos utilizó la sexta y última liberación de datos del telescopio de cosmología Atacama (ACT) en combinación con los datos de Year 1 del Instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI) hasta llegar a estas conclusiones.
Esta poderosa combinación de datos permitió a los investigadores colocar el tiempo cósmico, similar a apilar fotografías cósmicas antiguas sobre imágenes recientes del universo, creando una perspectiva multidimensional del cosmos.
"Este proceso es como una tomografía computarizada cósmica, donde podemos mirar a través de diferentes rebanadas de historia cósmica y rastrear cómo la materia se agrupó en diferentes épocas", dijo el co-líder del equipo Mathew Madhavacheril de la Universidad de Pensilvania en un comunicado. "Nos da una mirada directa a cómo la influencia gravitacional de la materia cambió durante miles de millones de años".
Siguiendo la historia de la antigua luz cósmica
Para que el equipo construya esta llamada tomografía computarizada del universo, necesitaban recurrir a la luz que ha existido casi tanto como el cosmos mismo.
Con una luz tan antigua, es posible rastrear los cambios que el universo sufrió a medida que la gravedad lo remodeló en alrededor de 13.8 mil millones de años.
"Actuar, que cubre aproximadamente el 23% del cielo, pinta una imagen de la infancia del universo usando una luz lejana y leve que ha viajado desde el Big Bang ", el documento co-líder del equipo Joshua Kim, un Investigador graduado en el grupo Madhavacheril, dijo en el comunicado. "Formalmente, esta luz se llama fondo de microondas cósmico (CMB), pero a veces solo la llamamos la imagen del bebé del universo porque es una instantánea de cuando tenía alrededor de 380,000 años".
El CMB es ligero que queda de un evento que ocurrió poco después de que el Big Bang llamó la "última dispersión". Esto ocurrió cuando el universo se había expandido y enfriado lo suficiente como para permitir que los electrones y los protones formen los primeros átomos neutros de hidrógeno. La desaparición de los electrones libres significaba que los fotones, también conocidos como partículas de luz, eran libres de viajar sin ser dispersos sin cesar. En otras palabras, el universo de repente pasó de ser opaco a ser transparente.
Hoy, esa primera luz se ve como la CMB, también conocida como la "superficie de la última dispersión".
Aunque a menudo se describe como un "fósil cósmico", el CMB no ha permanecido completamente sin cambios durante miles de millones de años. La expansión del universo ha provocado que sus fotones cambien a longitudes de onda más largas y pierdan energía. Su temperatura ahora es uniforme a menos 454 grados Fahrenheit (menos 270 grados Celsius).
Debido a que la masa deforma el tejido de la hora espacial, dando lugar a la gravedad, la luz del CMB se ha deformado mientras viaja más allá de estructuras grandes, densas y pesadas como los racimos de galaxia . esto es AKIN Para mirar un patrón de cuadrícula en el fondo de una piscina vacía y señalar la distorsión causada como se agrega agua.
Este proceso se conoce como " lente gravitacional ". Albert Einstein lo sugirió por primera vez como parte de su teoría de la gravedad, Relatividad general .
Al observar cómo el CMB se ha deformado y distorsionado con el tiempo, los científicos pueden aprender mucho sobre la evolución de la materia durante miles de millones de años.
¿Dónde está el agobia del universo?
Si bien los datos de ACT capturan una instantánea del CMB en sus imágenes de bebés cósmicos, Desi proporciona a los científicos un registro más reciente de un universo "adulto".
Desi hace esto al mapear la estructura tridimensional del universo, lograda al mapear la distribución de millones de galaxias, particularmente las galaxias rojas luminosas (LRG). Usando estas galaxias como "puntos de referencia cósmicos", los científicos pueden reconstruir cómo la materia se ha dispersado durante el tiempo cósmico.
"Los LRG de Desi son como una imagen más reciente del universo, mostrándonos cómo se distribuyen las galaxias a distancias variables ", Dijo Kim. "Es una forma poderosa de ver cómo las estructuras han evolucionado desde el mapa de CMB hasta donde se encuentran las galaxias hoy en día".
Reunir los mapas de lente CMB de ACT y los datos de desi lrg es como navegar a través de un álbum de fotos que muestra el desarrollo de un infantil para un adulto, pero para el cosmos.
Al navegar por este álbum de fotos cósmico, el equipo notó una pequeña discrepancia. La "lucha" de la materia que el equipo calculó en épocas posteriores del cosmos no coincide con las predicciones teóricas.
Aunque la discrepancia no es lo suficientemente grande como para sugerir que la física completamente nueva está en juego, sí sugiere que Las estructuras cósmicas no han evolucionado en la forma en que sugerirían los modelos universitarios tempranos. Los resultados también insinúan que el crecimiento estructural del universo puede haberse ralentizado de la manera en que los modelos actuales no explican completamente.
"Lo que encontramos fue que, en su mayor parte, la historia de la formación de la estructura es notablemente consistente con las predicciones de la gravedad de Einstein", dijo Madhavacheril. "Vimos una pista de una pequeña discrepancia en la cantidad de agotamiento esperado en épocas recientes, hace unos cuatro mil millones de años, lo que podría ser interesante de perseguir".
Los investigadores detrás de este trabajo tienen la intención de continuar esta línea de investigación, pero mientras utilizan los próximos telescopios más potentes, lo que debería proporcionarles mediciones más precisas.
La investigación del equipo se publicó el 10 de diciembre de 2024 en el Journal of Cosmology and AstroParticle Physics .
Publicado originalmente en Space.com .