Materia Negra del Universo.

Oscilaciones acústicas bariónicas: nueva vara de medición para el universo

Agregado por admin en Astronomía, CIENCIA, Cosmología, Física

Unas simulaciones en computadora respaldan la idea de que los astrónomos pueden haber encontrado una vara capaz de medir distancias cósmicas en el orden de los 500 millones de años luz

Las oscilaciones acústicas bariónicas son ondas de sonido que se extendieron por el universo primitivo. Fueron generadas por la repentina agrupación de masa que se produjo en el proceso que condujo a la formación de las primeras galaxias.

Quiso la suerte que tengamos un registro del universo tal como era en esa época en la forma del fondo de microondas cósmico. Un error común sobre el fondo de microondas es que es un eco del Big Bang, pero esta radiación apareció en el universo 400.000 años después del gran suceso. Antes de eso, el cosmos estaba colmado de un plasma que impedía que la luz viajase cualquier distancia razonable. En cuanto el universo se enfrió lo suficiente, la luz empezó a filtrarse hacia el cosmos. El fondo de microondas cósmico es esa luz, y nos da una “fotografía” del universo tal como era en ese instante.

Lo que muestra, entonces, es que la materia en el universo estaba distribuida de manera pareja por todas partes. Hay una diferencia de unas diez órdenes de magnitud entre las variaciones de densidad de entonces, y las variaciones que observamos ahora. Esta claro que algo ha cambiado.

La idea es que la materia era atraída gravitatoriamente ante cualquier pequeña variación de densidad y que éstas crecieron con rapidez. Estas variaciones de densidad originales fueron causadas por las variaciones cuánticas que se dieron en el universo inmediatamente después de su formación y, también, por las ondas sonoras que viajaban por el universo cuando éste se enfriaba.

Podemos ver las variaciones en el fondo cósmico de microondas que deberían haber provocado las variaciones cuánticas. Sin embargo, las variaciones debidas a las ondas de sonido son mucho más pequeñas y más difíciles de identificar.

Sin embargo, sabemos que deberían haberse formado galaxias en las regiones de sobrepresión de estas ondas de sonido. Así que la distribución de las galaxias que observamos a nuestro alrededor debería reflejar eso.

Sabemos relativamente poco acerca de la distribución detallada de las galaxias en nuestra área del universo (o en todo caso, en cualquier parte, en este caso). Sin embargo, los astrónomos están reuniendo estos datos en la actualidad en un proyecto llamado Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que mide el desplazamiento al rojo de las galaxias cercanas.

Aquí es donde la física se vuelve un poco turbia. Varios grupos que han analizado estos datos dicen que pueden ver en estos mapas de galaxias el patrón característico que deberían haber producido las ondas de sonido. Es una apuesta complicada, no es un patrón para nada simple. Imagénese el patrón de ondas de un puñado de piedras arrojadas sobre la superficie de un estanque, y esta es apenas una simple visión en 2D de un problema que tiene el tamaño del universo.

Aspi que no es sorprendente encontrarse con que otros que están revisando los mismos datos dicen que no han encontrado nada.

Hoy tenemos un nuevo panorama sobre el problema gracias al trabajo de Anna Cabre en la Universidad de Pennsylvania, y Enrique Gaztanaga en el Instituto de Ciencias Espaciales en Barcelona, España.

Ellos dejaron de lado por completo el universo y, en su lugar, utilizaron una simulación por computadora que se corrió en la supercomputadora Mare Nostrum de Barcelona (que no está entre las más potentes del mundo, pero sin duda es la más bonita).

Esta simulación muestra cómo se comportan 8.500 millones de partículas bajo la fuerza de la gravedad en unas condiciones de inicio similares a las del comienzo del universo. El resultado es una simulación de la evolución de una buena parte del universo, que concluye con un aspecto notablemente similar al que habitamos. Y no satisfechos con hacerlo una vez, la simulación fue ejecutada un par de cientos de veces, de forma que pudiesen analizarse sus propiedades estadísticas.

Cabre y Gaztanaga utilizan este modelo para plantera una interesante pregunta. Primero se imaginan ellos mismos dentro del modelo y luego se preguntan si el tipo de mediciones que podemos hacer en la Tierra revelaría en verdad las oscilaciones acústicas bariónicas. ¿Es posible observar oscilaciones acústicas bariónicas en este modelo?

La respuesta es un sí. Esto es alentador pero, por supuesto, no es una prueba de que las mediciones que se han realizado hasta el momento demuestren la existencia de estas oscilaciones. Hay más trabajo por hacer en ese aspecto.

Pero, ¿por qué tanto alboroto por unas pocas ondas de sonido? La razón por la que los astrónomos están entusiasmados con el tema de las oscilaciones bariónicas acústicas es que pueden calcular exactamente cuán grandes deberían ser en el universo actual: unos 500 millones de años luz.

Por lo tanto, estas oscilaciones son una especie de vara de medición con la cual medir las propiedades del universo a esta escala, incluyendo cosas como la expansión acelerada del cosmos. No hay otra forma de hacer eso, por lo que hay mucho en juego para aquellos que lo encuentren primero.

Referencia de publicación: arxiv.org/abs/1011.2729: Have Baryonic Acoustic Oscillations In The Galaxy Distribution Really Been Measured?

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

• La energía oscura conforma el 74% del Universo y su existencia explicaría por qué el cosmos parece estar expandiéndose cada vez más rápido.
• El descubrimiento se basó en el estudio de más de 200.000 galaxias.
• Los científicos utilizaron dos maneras separadas de observación que les permitió hacer una comparación independiente de los resultados anteriores referentes a la energía oscura.
• Dos informes preparados por un equipo internacional de investigadores han sido aceptados para su publicación en The Royal Astronomical Society Journal (la revista de la Real Sociedad Astronómica).
• Una de las observaciones utilizadas por los astrónomos implicó la medición de un patrón de distribución de las galaxias en el espacio. A este patrón se le conoce como "oscilaciones acústicas baryon".
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• El segundo tipo de observación involucró medir qué tan rápido se han formado los racimos de galaxias a lo largo del tiempo. Estas dos técnicas confirmaron la existencia de la energía oscura y la aceleración de la expansión del Universo.
• El concepto de la energía oscura fue aplicado por primera vez a finales de los años 90, durante un estudio de luminosidad de las supernovas -estrellas que estallan- más distantes.
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• EINSTEIN TENÍA RAZÓN
• Para explicar la aceleración de la expansión del Universo, los astrónomos tendrían que modificar la teoría de gravedad de Albert Einstein o aceptar que el cosmos está lleno de un nuevo tipo de energía.
• "La acción que ejerce la energía oscura es como si uno lanzara una bola en el aire y esta continuara subiendo hacia el cielo cada vez más rápido", explicó el doctor Chris Blake de la Universidad Swinburne de Tecnología en Melbourne, Australia, y coautor del estudio.
• "Los resultados nos indican que la energía oscura una constante cosmológica, como lo propuso Einstein. Si la gravedad fuese la responsable, entonces no veríamos estos efectos constantes de la energía oscura a lo largo del tiempo".
• Los recientes descubrimientos son producto de un proyecto de investigación de galaxias denominado WiggleZ, que se inició en 2006 y terminó este año. WiggleZ usó los datos del telescopio espacial de la NASA Explorador de la Evolución de Galaxias (Galex, pro sus siglas en inglés) y el telescopio anglo-australiano localizado en el monte Siding Spring, en Australia.
• El sondeo elaboró un mapa de la distribución de las galaxias en un volumen del Universo sin precedentes, observando ocho mil millones de años atrás en el tiempo -más de la mitad de la edad del Universo.
• Bob Nicholl, un cosmólogo que no participó en la investigación, dijo a la BBC que "este es un importante paso adelante. Esto es en serio, ellos son científicos de talla y hemos estado esperando este resultado por bastante tiempo"
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• El profesor de astrofísica de la Universidad de Porstmouth, Reino Unido, añadió: "Es la reconfirmación de la energía oscura, nos ofrece un nuevo punto de referencia alrededor del cual podemos colocar nuestras teorías y nos indica el camino hacia el futuro. Más astrónomos estarán haciendo esto en años venideros".
• Mientras que la energía oscura conforma más o menos 74% del Universo, a la materia oscura -que no refleja ni emite luz detectable- le corresponde el 22%. Materia ordinaria como el gas, las estrellas, los planetas y las galaxias, hacen apenas 4% del cosmos.
• No obstante, a pesar de que los científicos han logrado inferir la existencia de la energía y la materia oscuras, estos fenómenos todavía eluden una explicación completa.