NeoFronteras

Confirman existencia de la energía oscura

Área: Espacio — Lunes, 29 de Marzo de 2010

Un nuevo estudio confirma de manera independiente la existencia de la energía oscura y logra trazar un mapa 3D de la estructura del Universo en una determinada región del cielo.

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Se suman las pruebas a favor de la existencia de la materia y energía oscuras. El último resultado al respecto está liderado por Tim Schrabback del Observatorio de Leiden y está basado en un gran estudio realizado con el telescopio espacial Hubble y telescopios en tierra.
Se cree que la materia oscura forma una red sobre la que se agrega la masa que forman las galaxias y que constituye el 23% del Universo, materia cuya naturaleza aún desconocemos. Bajo su propia gravedad estos filamentos de materia oscura se comprimen, mientras que la expansión (acelerada por la energía oscura) estira toda esta red. Como la energía oscura constituye un 72%, la materia ordinaria (galaxias, planetas, seres humanos…) representaría sólo un 5% del Universo.
Estos astrofísicos llevaron a cabo con Hubble un estudio intensivo sobre 446.000 galaxias gracias a 575 imágenes solapadas de la misma parte del cielo (1,64 grados cuadrados) realizadas con la cámara ACS del telescopio espacial, imágenes que necesitaron 1000 horas de observaciones. En tierra firme, y con telescopios convencionales, se registró el corrimiento al rojo de 194.000 de esas galaxias (objetos que tenían un corrimiento cercano a 5). Además de ser unos datos muy cuantiosos, lo mejor es que son datos de muy buena calidad.
Gracias a toda esta información los miembros del equipo que han hecho esta investigación han podido “pesar” grandes distribuciones de materia en el espacio sobre grandes distancias. El truco se basa en algo que ya hemos visto en NeoFronteras: el efecto lente gravitacional débil. La luz de fondo procedente de galaxias lejanas es distorsionada por los campos gravitatorios con los que se encuentra la luz en su camino hacia la Tierra. Y estos campos pueden ser producidos por cualquier materia con masa, como la materia oscura.
El detalle de este estudio es tan bueno que ha permitido confirmar de forma alternativa que el Universo está acelerando su expansión, fenómeno que se atribuye a la energía oscura. Según Benjamin Joachimi, de la Universidad de Bonn, la energía oscura afecta a las medidas de lente gravitacional débil por dos razones distintas. Si está presente, los cúmulos de galaxias crecen más despacio y en segundo lugar cambia la manera en la que el Universo se expande, dando lugar a más galaxias distantes que actúan más eficientemente como lentes gravitatorias.

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Imagen virtual en donde se representa la distribución de materia (principalmente materia oscura) en la región estudiada. En el falso color está codificada la distancia a la que se encuentra de la manera en la que se muestra en la imagen anterior. Fuente: NASA/ESA.

Además de este resultado han podido confirmar (una vez más) la Relatividad General, que predice que las lentes gravitatorias dependen del corrimiento la rojo.
El gran número de galaxias estudiadas en esta investigación está dando lugar a un mapa más claro de cómo es el Universo en esa región y a saber cómo se encuentran distribuidas las galaxias que lo componen.
En estudios anteriores se habían hecho reconstrucciones 2D, pero en este caso se ha hecho una reconstrucción 3D de la distribución de galaxias y de la materia que hay entre ellas. Para esta reconstrucción tridimensional o “tomografía” fue imprescindible la información de corrimiento al rojo tomada en tierra y que permite calcular distancias.
Estos astrónomos han denominado COSMOS a este proyecto porque, según ellos, han estudiado una muestra representativa del Universo.
Otros científicos apuntan a la importancia que está tomando el efecto de lente gravitatoria débil como método de obtención de información cosmológica. Además, apuntan a la necesidad de hacer este tipo de estudios sobre otras regiones del cielo más amplias con telescopios espaciales dedicados, como los que ya se han propuesto (y todavía no aprobados) tanto en la NASA como en la ESA.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3047

Fuentes y referencias:
Nota del centro de información del Hubble.
Schrabback et al. Evidence for the accelerated expansion of the Universe from weak lensing tomography with COSMOS. Astronomy & Astrophysics, 2010.
Copia del artículo original (pdf).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. lluís:

    Pues la materia oscura y la energía oscura son cosas bastante contradictorias. Si la cantidad de materia oscura es mucha se podría pensar que contrarrestára la aceleración de la expansión del Universo debida a la energía oscura. O al menos disminuir esa aceleración de expansión. A ver si después de todo la constante cosmológica de Einstein (cuya RG, se ve confirmada día a día)no fue “el error más grande de mi vida”) y acabamos teniendo un “Universo de Einstein”. Con tantas validaciones de la RG de Einstein como estamos viendo por aquí estos días, las que pueden pasarlo peor son las teorías cuánticas de campos, y no digamos ya las teorías de cuerdas.

  2. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Pues todo apunta a que la energía oscura se parece más a una constante cosmológica.

    En cuanto a contrarrestarse la energía y materia oscura obviamente lo hacen. En el pasado la gravedad era incluso más potente que la energía oscura, pero como la expansión continuó, la densidad de materia disminuyó y la energía oscura, que depende del volumen de espacio creció y al final ganó.

  3. jose luis:

    No veo ahora mismo el enlace original. Pero citas una region del espacio de 1,64 grados cuadrados. Esto quiere decir una ventana de 1,26º x 1,26º o de 1,64º x 1,64º. Es que es la primera vez que veo medir el angulo solido en grados cuadrados en vez de estereo radianes.

  4. NeoFronteras:

    Es verdad, no es habitual en Matemáticas o Física, pero en Astronomía a veces se hacen este tipo de cosas. Además, es la que dan los autores en el artículo original cuando dicen:

    The COSMOS Survey (Scoville et al. 2007a) is the largest contiguous field observed with the Hubble Space Telescope, spanning a total area of ~ 77′ × 77′ (1.64 deg2).

    Es decir, 77 por 77 minutos de arco. Para que los lectores se hagan una idea el ancho de la Luna ocupa medio grado (30′) más o menos.

  5. tomás:

    Espero que todo esto vaya descargando de nosotros el peso de la oscuridad interna, la fatal ignorancia en que vivimos. De todas formas ¡qué importante es conocer lo poco que sabemos!. Al parecer la realidad se manifiesta y confirma aceleradamente cada vez más compleja. ¿Tendrá algo de premonitorio el “Scientific permanent cartoonist”
    Las ilustraciones son muy didácticas, pero no sé si he logrado ver las distancias. He ido al artículo original que se cita esperando verlas en un tamaño mayor, pero no existen; es decir que debemos agradeceros aún más el trabajo.
    Me gustaría saber si corresponden a 3, 7 y 9 millones de años-luz que es lo que me ha parecido distinguir con una lupa. Por otra parte, creo que el plano intermedio se corresponde con la 2ª ilustración, pero no decís a qué color corresponde mayor o menor distancia. ¿Es posible tener una idea cuantificada de la codificación coloreada?
    Un cordial saludo.

  6. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Gracias por apuntar al problema, pues había un error en el enlace de la nota de prensa. Como ahí está la imagen original no me molesté en colocarla a mayor tamaño.

    La imagen en cuestión es esta:

    http://www.spacetelescope.org/images/screen/heic1005c.jpg

    Efectivamente son 3000, 7000 y 9000 millones de años luz.

  7. Jose M. Pineiro:

    A mí me parece que lo que se ha confirmado es la expansión acelerada del universo, de lo cual ya teníamos bastante certeza.

    El motivo de la expansión acelerada no me parece que este confirmado. No veo claro que para acelerar la expansión se necesite energía de ninguna clase. Claramente no estamos imprimiendo movimiento a nada, y por tanto no estamos aportando energía. Solamente estamos agrandando el “sitio”.
    Pudiera ser una propiedad una propiedad del espaciotiempo.

    Creo que en algun momento se planteo que el efecto se podia producir por que a largas distancias la gravedad pudiera volverse repulsiva. ¿en que acabó esto?

  8. NeoFronteras:

    Apreciado Jose M. Pineiro:
    Energía oscura es simplemente el nombre que le damos a esa aceleración de la expansión. Y aunque no sepamos exactamente en qué consiste a día de hoy, y a falta de mejor explicación, parece que consiste en la constante cosmológica, que es precisamente una propiedad del propio espacio.

  9. tomás:

    Releyendo el artículo, me resulta extraña la suma de materia ordinaria + materia oscura (pero sobre todo) + energía oscura, además al considerar que no tenemos ni idea de su naturaleza.
    Supongo que esa suma se refiere a sus efectos gravitacionales.

  10. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Efectivamente se refieren exclusivamente a sus efectos sobre la luz mediante el efecto de lente gravitacional, algo que deducen a base de bastante software. Además, al poder tener una visión 3D pueden ver “en profundidad” y por tanto hacia atrás en el tiempo. Comparando distintas rodajas pueden ver cómo ha sido el ritmo de expansión y comprobar que se ha acelerado, presumiblemente debido a esa “energía oscura”.
    En cuanto a la materia ordinaria, prácticamente no tiene ningún papel relevante, salvo el de estar constituida por galaxias que emiten luz y así hacer visible dónde hay materia oscura. Los modelos cosmológicos prácticamente sólo tienen en cuenta la materia oscura. La ordinaria se agrega a ella y la “marca” con galaxias.
    Si al final se confirma todo esto se produciría una pequeña revolución copernicana. Perteneceríamos a ese 5% de la totalidad. Sí, ¡pero qué 5%!

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