Crédito de imagen: SDSS
Desde el descubrimiento hace varios años de una fuerza misteriosa, llamada energía oscura, que parece estar acelerando el Universo, los astrónomos han estado buscando evidencia adicional para apoyar o descartar esta teoría. Los astrónomos del Sloan Digital Sky Survey han encontrado fluctuaciones en la radiación de fondo cósmico que coinciden con la influencia repulsiva de la energía oscura.
Los científicos del Sloan Digital Sky Survey anunciaron el descubrimiento de evidencia física independiente de la existencia de energía oscura.
Los investigadores encontraron una huella de energía oscura al correlacionar millones de galaxias en el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y los mapas cósmicos de temperatura de fondo de microondas de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP). Los investigadores encontraron la "sombra" de la energía oscura en la antigua radiación cósmica, una reliquia de radiación enfriada del Big Bang.
Con la combinación de resultados de estos dos grandes estudios del cielo, este descubrimiento proporciona evidencia física de la existencia de energía oscura; Un resultado que complementa el trabajo anterior sobre la aceleración del universo medido a partir de supernovas distantes. Las observaciones desde el globo Observaciones de radiación y geofísica extragaláctica milimétrica (BOOMERANG) del fondo cósmico de microondas (CMB) también fueron parte de los hallazgos anteriores.
La energía oscura, un componente importante del universo y uno de los mayores acertijos de la ciencia, es gravitacionalmente repulsiva en lugar de atractiva. Esto hace que la expansión del universo se acelere, en contraste con la atracción de la materia ordinaria (y oscura), lo que la desaceleraría.
"En un universo plano, el efecto que estamos observando solo ocurre si tienes un universo con energía oscura", explicó el investigador principal, el Dr. Ryan Scranton, del departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Pittsburgh. "Si el universo estuviera compuesto de materia y aún fuera plano, este efecto no existiría".
“A medida que los fotones del fondo cósmico de microondas (CMB) viajan a nosotros desde 380,000 años después del Big Bang, pueden experimentar una serie de procesos físicos, incluido el efecto Sachs-Wolfe integrado. Este efecto es una huella o sombra de energía oscura en las microondas. El efecto también mide los cambios en la temperatura del fondo cósmico de microondas debido a los efectos de la gravedad en la energía de los fotones ”, agregó Scranton.
El descubrimiento es "una detección física de la energía oscura, y altamente complementaria a otras detecciones de energía oscura", agregó el Dr. Bob Nichol, colaborador de SDSS y profesor asociado de física en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh. Nichol comparó el efecto integrado de Sachs-Wolfe con mirar a una persona parada frente a una ventana soleada: “Usted solo ve su perfil y puede reconocerlo solo con esta información. Del mismo modo, la señal que vemos tiene el contorno correcto (o sombra) que esperaríamos para la energía oscura ", dijo Nichol.
"En particular, el color de la señal es el mismo que el del fondo cósmico de microondas, lo que demuestra que es de origen cosmológico y no una contaminación molesta", agregó Nichol.
“Este trabajo proporciona confirmación física de que uno necesita energía oscura para explicar simultáneamente los datos CMB y SDSS, independientemente del trabajo de supernovas. Tales verificaciones cruzadas son vitales en la ciencia ”, agregó Jim Gunn, científico del proyecto de SDSS y profesor de astronomía en la Universidad de Princeton.
El Dr. Andrew Connolly, de la Universidad de Pittsburgh, explicó que los fotones que fluyen del fondo cósmico de microondas pasan a través de muchas concentraciones de galaxias y materia oscura. A medida que caen en un pozo gravitacional ganan energía (como una bola rodando cuesta abajo). A medida que salen pierden energía (de nuevo como una pelota rodando cuesta arriba). Las imágenes fotográficas de las microondas se vuelven más azules (es decir, más enérgicas) a medida que caen hacia estas concentraciones de supercúmulos y luego se vuelven más rojas (es decir, menos energéticas) a medida que se alejan de ellas.
“En un universo que consiste principalmente de materia normal, uno esperaría que el efecto neto de los cambios rojo y azul se cancelara. Sin embargo, en los últimos años estamos descubriendo que la mayoría de las cosas en nuestro universo son anormales, ya que son gravitacionalmente repulsivas en lugar de gravitacionalmente atractivas ", explicó Albert Stebbins, científico del Laboratorio de Aceleración Nacional Fermiilab del Centro de Astrofísica de la NASA / Fermilab, un colaborador SDSS institución. "Estas cosas anormales que llamamos energía oscura".
El colaborador de SDSS, Connolly, dijo que si la profundidad del pozo gravitacional disminuye mientras el fotón viaja a través de él, el fotón saldría con un poco más de energía. “Si esto fuera cierto, entonces esperaríamos ver que la temperatura de fondo cósmica de microondas es ligeramente más alta en regiones con más galaxias. Esto es exactamente lo que encontramos ".
Stebbins agregó que el cambio neto de energía esperado de una sola concentración de masa es menos de una parte en un millón y los investigadores tuvieron que observar una gran cantidad de galaxias antes de que pudieran esperar ver el efecto. Dijo que los resultados confirman que la energía oscura existe en concentraciones de masa relativamente pequeñas: solo 100 millones de años luz de diámetro donde los efectos observados anteriormente estaban en una escala de 10 mil millones de años luz de diámetro. Un aspecto único de los datos SDSS es su capacidad para medir con precisión las distancias a todas las galaxias a partir del análisis fotográfico de sus desplazamientos al rojo fotométricos. "Por lo tanto, podemos ver la huella de este efecto en el CMB crecer en función de la edad del universo", dijo Connolly. "Eventualmente podríamos ser capaces de determinar la naturaleza de la energía oscura a partir de mediciones como estas, aunque eso es un poco en el futuro".
“Para llegar a la conclusión de que la energía oscura existe, solo debemos suponer que el universo no está curvado. Después de los resultados de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (en febrero de 2003), esa es una suposición bien aceptada ", explicó Scranton. “Esto es extremadamente emocionante. No sabíamos si podíamos obtener una señal, por lo que pasamos mucho tiempo probando los datos contra la contaminación de nuestra galaxia u otras fuentes. Hacer que los resultados salieran tan bien como lo hicieron fue extremadamente satisfactorio ".
Los descubrimientos se realizaron en 3.400 grados cuadrados del cielo inspeccionado por el SDSS.
"Esta combinación de microondas basados en el espacio y datos ópticos terrestres nos dio esta nueva ventana a las propiedades de la energía oscura", dijo David Spergel, cosmólogo de la Universidad de Princeton y miembro del equipo científico de WMAP. “Al combinar los datos de WMAP y SDSS, Scranton y sus colaboradores han demostrado que la energía oscura, sea lo que sea, es algo que no se siente atraído por la gravedad, incluso a grandes escalas sondeadas por el Sloan Digital Sky Survey.
"Esta es una pista importante para los físicos que intentan comprender la misteriosa energía oscura", agregó Spergel.
Además de los investigadores principales Scranton, Connolly, Nichol y Stebbins, Istavan Szapudi de la Universidad de Hawai contribuyó a la investigación. Otros involucrados en el análisis incluyen a Niayesh Afshordi de la Universidad de Princeton, Max Tegmark de la Universidad de Pennsylvania y Daniel Eisenstein de la Universidad de Arizona.
ACERCA DE LA ENCUESTA DIGITAL SKY DE SLOAN (SDSS)
El Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) mapeará en detalle un cuarto de todo el cielo, determinando las posiciones y el brillo absoluto de 100 millones de objetos celestes. También medirá las distancias a más de un millón de galaxias y cuásares. El Consorcio de Investigación Astrofísica (ARC) opera el Observatorio Apache Point, sitio de los telescopios SDSS.
SDSS es un proyecto conjunto de la Universidad de Chicago, Fermilab, el Instituto de Estudios Avanzados, el Grupo de Participación de Japón, la Universidad Johns Hopkins, el Laboratorio Nacional de Los Alamos, el Instituto Max-Planck de Astronomía (MPIA), el Max- Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, University of Pittsburgh, Princeton University, United States Naval Observatory y University of Washington.
Los fondos para el proyecto han sido provistos por la Fundación Alfred P. Sloan, las Instituciones Participantes, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de los EE. UU., El Monbukagakusho japonés y la Sociedad Max Planck.
La SONDA DE ANISOTROPÍA DE MICROONDAS WILKINSON (WMAP) es una misión de la NASA construida en colaboración con la Universidad de Princeton y el Centro de Vuelo Espacial Goddard para medir la temperatura de la radiación de fondo cósmica, el calor remanente del Big Bang. La misión WMAP revela las condiciones tal como existían en el universo primitivo al medir las propiedades de la radiación de fondo cósmico de microondas en todo el cielo. (http://map.gsfc.nasa.gov)
Fuente original: Comunicado de prensa de SDSS
