La luz de galaxias distantes revela información importante sobre la naturaleza del universo y permite a los científicos desarrollar modelos de alta precisión de la historia. evolución y estructura del cosmos.

La gravedad asociada con bolsas masivas de materia oscura que se encuentran entre la Tierra y estas galaxias, sin embargo, hace estragos con esas señales de luz galáctica. La gravedad distorsiona la luz de las galaxias, un proceso llamado lente gravitacional, y también alinea ligeramente las galaxias físicamente. resultando en señales de luz de lentes gravitacionales adicionales que contaminan los datos verdaderos.

En un estudio publicado por primera vez el 5 de agosto en The Cartas de revistas astrofísicas , Los científicos de la Universidad de Texas en Dallas demostraron el primer uso de un método llamado autocalibración para eliminar la contaminación de las señales de lentes gravitacionales. Los resultados deberían conducir a modelos cosmológicos del universo más precisos, dijo el Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, profesor de física de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas y autor correspondiente del estudio.

"El método de autocalibración es algo que otros propusieron hace unos 10 años; muchos pensaron que era solo un método teórico y se alejaron de él, "Ishak-Boushaki dijo." Pero intuitivamente sentí la promesa. Después de ocho años de investigación persistente para madurar el método en sí, y luego los dos últimos años aplicándolo a los datos, dio frutos con importantes consecuencias para los estudios cosmológicos ".

Una lente sobre el universo

La lente gravitacional es uno de los métodos más prometedores en cosmología para proporcionar información sobre los parámetros que subyacen al modelo actual del universo.

"Puede ayudarnos a mapear la distribución de la materia oscura y descubrir información sobre la estructura del universo. Pero la medición de tales parámetros cosmológicos puede estar desviada hasta en un 30% si no extraemos la contaminación en la señal de lente gravitacional". "Dijo Ishak-Boushaki.

Debido a la forma en que se forman las galaxias distantes y el entorno en el que se forman, están ligeramente alineados físicamente con la materia oscura cercana a ellos. Esta alineación intrínseca genera señales de lente falsas adicionales, o un sesgo, que contaminan los datos de las galaxias y, por lo tanto, sesgan la medición de parámetros cosmológicos clave, incluidos los que describen la cantidad de materia oscura y energía oscura en el universo y la rapidez con que las galaxias se alejan unas de otras.

Para complicar aún más las cosas, Hay dos tipos de alineación intrínseca que requieren diferentes métodos de mitigación. En su estudio, el equipo de investigación utilizó el método de autocalibración para extraer las señales molestas de un tipo de alineación llamada cizalla gravitacional de forma intrínseca, que es el componente más crítico.

"Nuestro trabajo aumenta significativamente las posibilidades de éxito para medir las propiedades de la energía oscura de forma precisa, lo que nos permitirá comprender qué está causando la aceleración cósmica, "Ishak-Boushaki dijo." Otro impacto será determinar con precisión si la teoría general de la relatividad de Einstein se mantiene a escalas muy grandes en el universo. Estas son preguntas muy importantes ".

Impacto en la cosmología

Se están preparando varias grandes encuestas científicas destinadas a comprender mejor el universo, y recopilarán datos de lentes gravitacionales. Estos incluyen Legacy Survey of Space and Time (LSST) del Observatorio Vera C. Rubin, la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea y el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA.

"El gran ganador aquí serán estos próximos estudios de lentes gravitacionales. Realmente seremos capaces de obtener todo el potencial de ellos para comprender nuestro universo". "dijo Ishak-Boushaki, quien es miembro y convocante de la Colaboración de Ciencia de Energía Oscura del LSST.

El método de autocalibración para eliminar señales contaminadas fue propuesto por primera vez por el Dr. Pengjie Zhang, profesor de astronomía en la Universidad Jiao Tong de Shanghai y coautor del estudio actual.

Ishak-Boushaki desarrolló aún más el método y lo introdujo en el ámbito de las observaciones cosmológicas, junto con uno de sus antiguos alumnos, Michael Troxel MS'11, Ph.D.'14, ahora es profesor asistente de física en la Universidad de Duke. Desde 2012, la investigación ha sido apoyada por dos subvenciones a Ishak-Boushaki de la National Science Foundation (NSF).

"No todo el mundo estaba seguro de que la autocalibración conduciría a un resultado tan importante. Algunos colegas fueron alentadores; algunos se mostraron escépticos, "Ishak-Boushaki dijo." He aprendido que vale la pena no rendirse. Mi intuición fue que si se hacía bien, funcionaría y estoy agradecido con la NSF por ver la promesa de este trabajo ".