El equipo determinó que la materia constituye aproximadamente el 31% de la cantidad total de materia y energía en el universo. Los cosmólogos creen que alrededor del 20% de la materia total está hecha de materia regular, o "bariónica", que incluye estrellas, galaxias, átomos, y vida, mientras que alrededor del 80% está hecho de materia oscura, cuya naturaleza misteriosa aún no se conoce, pero puede consistir en alguna partícula subatómica aún no descubierta. Crédito:Mohamed Abdullah, UC Riverside.
Un objetivo principal en cosmología es medir con precisión la cantidad total de materia en el universo, un ejercicio abrumador incluso para los más competentes en matemáticas. Un equipo dirigido por científicos de la Universidad de California, Orilla, ahora ha hecho precisamente eso.
Informar en el Diario astrofísico , el equipo determinó que la materia constituye el 31% de la cantidad total de materia y energía en el universo, y el resto consiste en energía oscura.
"Para poner esa cantidad de materia en contexto, si toda la materia del universo se distribuyera uniformemente por el espacio, correspondería a una densidad de masa promedio igual a solo unos seis átomos de hidrógeno por metro cúbico, "dijo el primer autor Mohamed Abdullah, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de la UCR. "Sin embargo, dado que sabemos que el 80% de la materia es en realidad materia oscura, en realidad, la mayor parte de esta materia no consiste en átomos de hidrógeno, sino más bien en un tipo de materia que los cosmólogos aún no comprenden ".
Abdullah explicó que una técnica bien probada para determinar la cantidad total de materia en el universo es comparar el número observado y la masa de cúmulos de galaxias por unidad de volumen con predicciones de simulaciones numéricas. Debido a que los cúmulos de galaxias actuales se han formado a partir de materia que se ha derrumbado durante miles de millones de años bajo su propia gravedad, el número de cúmulos observados en la actualidad es muy sensible a las condiciones cosmológicas y, en particular, la cantidad total de materia.
Como Ricitos de Oro el equipo comparó el número de cúmulos de galaxias que midieron con predicciones de simulaciones numéricas para determinar qué respuesta era "la correcta". Crédito:Mohamed Abdullah, UC Riverside.
"Un mayor porcentaje de materia daría lugar a más agrupaciones, "Dijo Abdullah." El desafío 'Ricitos de Oro' para nuestro equipo fue medir el número de grupos y luego determinar qué respuesta era 'justamente correcta'. Pero es difícil medir con precisión la masa de cualquier cúmulo de galaxias porque la mayor parte de la materia es oscura, por lo que no podemos verla con telescopios ".
Para superar esta dificultad, el equipo de astrónomos dirigido por la UCR desarrolló por primera vez "GalWeight", una herramienta cosmológica para medir la masa de un cúmulo de galaxias utilizando las órbitas de sus galaxias miembros. Luego, los investigadores aplicaron su herramienta a las observaciones del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para crear "GalWCat19, "un catálogo de cúmulos de galaxias disponible públicamente. Finalmente, compararon el número de cúmulos en su nuevo catálogo con simulaciones para determinar la cantidad total de materia en el universo.
"Hemos logrado realizar una de las mediciones más precisas jamás realizadas utilizando la técnica de cúmulos de galaxias, "dijo la coautora Gillian Wilson, profesor de física y astronomía en la UCR en cuyo laboratorio trabaja Abdullah. "Es más, Este es el primer uso de la técnica de la órbita de galaxias que ha obtenido un valor de acuerdo con los obtenidos por equipos que utilizaron técnicas no agrupadas como las anisotropías de fondo de microondas cósmicas, oscilaciones acústicas bariónicas, Supernovas de tipo Ia, o lente gravitacional ".
"Una gran ventaja de utilizar nuestra técnica de órbita galáctica GalWeight fue que nuestro equipo pudo determinar una masa para cada cúmulo individualmente en lugar de depender de más indirectas, métodos de estadística, "dijo el tercer coautor Anatoly Klypin, experto en simulaciones numéricas y cosmología.
Al combinar su medición con las de los otros equipos que utilizaron diferentes técnicas, el equipo dirigido por la UCR pudo determinar el mejor valor combinado, concluyendo que la materia constituye el 31,5 ± 1,3% de la cantidad total de materia y energía del universo.
El artículo de investigación se titula "Restricciones cosmológicas en Ωm y σ8 de Cluster Abundances utilizando el catálogo de SDSS óptico-espectroscópico GalWCat19".
