El agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia distante está rodeado por un toro polvoriento de material que cae. Se emite una enorme cantidad de luz, lo que hace que los cuásares sean significativamente más brillantes que las galaxias típicas. y los cuásares distantes pueden, por tanto, utilizarse para cartografiar el universo distante. Crédito:sitio web del telescopio Hubble
Los astrónomos han construido el primer mapa del universo basado en las posiciones de los agujeros negros supermasivos, que revela la estructura a gran escala del universo.
El mapa mide con precisión la historia de expansión del universo cuando el universo tenía menos de tres mil millones de años. Ayudará a mejorar nuestra comprensión de la 'Energía oscura', el proceso desconocido que está provocando que la expansión del universo se acelere.
El mapa fue creado por científicos de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), una colaboración internacional que incluye a astrónomos de la Universidad de Portsmouth.
Como parte de la encuesta espectroscópica de oscilación bariónica extendida (eBOSS) de SDSS, Los científicos midieron las posiciones de los cuásares, discos de materia extremadamente brillantes que giran alrededor de agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias distantes. La luz que nos llega de estos objetos se fue en un momento en que el universo tenía entre tres y siete mil millones de años, mucho antes de que existiera la Tierra.
Los hallazgos del mapa confirman el modelo estándar de cosmología que los investigadores han construido durante los últimos 20 años. En este modelo, el universo sigue las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein pero incluye componentes que, si bien podemos medir sus efectos, no entendemos qué los está causando.
Junto con la materia ordinaria que forma las estrellas y las galaxias, La energía oscura es el componente dominante en la actualidad, y tiene propiedades especiales que significan que hace que la expansión del universo se acelere.
El mapa tridimensional más grande del universo. La tierra está a la izquierda y las distancias a las galaxias y cuásares están etiquetadas por el tiempo de retroceso de los objetos (el tiempo de retroceso significa cuánto tiempo ha estado viajando la luz de un objeto para llegar a nosotros aquí en la Tierra). Las ubicaciones de los cuásares (galaxias con agujeros negros supermasivos) se muestran con puntos rojos, y también se muestran (amarillo) las galaxias más cercanas mapeadas por SDSS. El borde derecho del mapa es el límite del universo observable, desde donde vemos el Fondo Cósmico de Microondas (CMB) - la luz "sobrante" del Big Bang. Se muestran las fluctuaciones en el CMB observadas por la reciente misión satelital de la ESA Planck. La mayor parte del espacio vacío entre los cuásares y el borde del universo observable son de la "edad oscura", antes de la formación de la mayoría de las estrellas, galaxias, o quásares. Crédito:Anand Raichoor y la colaboración SDSS
Will Percival, Catedrático de cosmología en la Universidad de Portsmouth, quien es el científico de la encuesta eBOSS dijo:"Aunque entendemos cómo funciona la gravedad, todavía no entendemos todo, todavía queda la pregunta de qué es exactamente la Energía Oscura. Nos gustaría comprender mejor la energía oscura. No con hechos alternativos, pero con la verdad científica, y encuestas como eBOSS nos están ayudando a mejorar nuestra comprensión del universo ".
Para hacer el mapa, Los científicos utilizaron el telescopio Sloan para observar más de 147, 000 cuásares. Estas observaciones le dieron al equipo las distancias de los quásares, que utilizaron para crear un mapa tridimensional de dónde están los quásares.
Pero para usar el mapa para comprender la historia de expansión del universo, Los astrónomos tuvieron que dar un paso más y medir la huella de las ondas sonoras, conocidas como oscilaciones acústicas bariónicas (BAO), viajando en el universo temprano. Estas ondas sonoras viajaron cuando el universo era mucho más caliente y denso que el universo que vemos hoy. Cuando el universo era 380, 000 años, las condiciones cambiaron repentinamente y las ondas sonoras se "congelaron" en su lugar. Estas ondas congeladas quedan grabadas en la estructura tridimensional del universo que vemos hoy.
Usando el nuevo mapa, el tamaño observado del BAO se puede utilizar como una "regla estándar" para medir distancias en nuestro universo. "Tienes metros para pequeñas unidades de longitud, kilómetros o millas para distancias entre ciudades, y tenemos el BAO para distancias entre galaxias y cuásares en cosmología, "explicó Pauline Zarrouk, estudiante de doctorado en el Irfu / CEA, Universidad Paris-Saclay, quien midió la distribución del tamaño observado del BAO.
Los resultados actuales cubren un rango de momentos en los que nunca antes se habían observado, midiendo las condiciones cuando el universo tenía solo de tres a siete mil millones de años, más de dos mil millones de años antes de que se formara la Tierra.
El experimento eBOSS continúa utilizando el telescopio Sloan, en el Observatorio Apache Point en Nuevo México, ESTADOS UNIDOS, observando más cuásares y galaxias más cercanas, aumentando el tamaño del mapa producido. Después de que esté completo, comenzará una nueva generación de estudios del cielo, incluido el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) y la misión satelital Euclid de la Agencia Espacial Europea. Estos aumentarán la fidelidad de los mapas en un factor de diez en comparación con eBOSS, revelando el universo y la Energía Oscura con un detalle sin precedentes.
