Las encuestas de lentes débiles como HSC prefieren un Universo ligeramente menos aglomerado (izquierda) que el predicho por Planck (derecha). Las imágenes muestran la diferencia leve pero notable como se esperaba de las grandes simulaciones por computadora. Crédito:Encuesta Hyper Suprime-Cam
Hoy dia, un grupo internacional de investigadores, incluyendo a Rachel Mandelbaum de la Carnegie Mellon University, publicó el mapa de campo amplio más profundo de la distribución tridimensional de la materia en el universo jamás realizado y aumentó la precisión de las restricciones para la energía oscura con la encuesta Hyper Suprime-Cam (HSC).
El universo actual es un lugar bastante accidentado. A medida que el universo se ha expandido durante los últimos 14 mil millones de años aproximadamente, las galaxias y la materia oscura se han unido cada vez más por la gravedad, creando un paisaje aglomerado con grandes agregados de materia separados por vacíos donde hay poca o ninguna materia.
La gravedad que une la materia también afecta la forma en que observamos los objetos astronómicos. A medida que la luz viaja desde galaxias distantes hacia la Tierra, la atracción gravitacional de la otra materia en su camino, incluida la materia oscura, dobla la luz. Como resultado, las imágenes de las galaxias que ven los telescopios están ligeramente distorsionadas, un fenómeno llamado lente de gravitación débil. Dentro de esas distorsiones hay una gran cantidad de información que los investigadores pueden extraer para comprender mejor la distribución de la materia en el universo, y proporciona pistas sobre la naturaleza de la energía oscura.
El mapa HSC, creado a partir de datos recopilados por el telescopio Subaru de Japón ubicado en Hawai, permitió a los investigadores medir la distorsión gravitacional en imágenes de aproximadamente 10 millones de galaxias.
Panel izquierdo:el mapa tridimensional de materia oscura del universo inferido de una de las seis áreas de observación de HSC se muestra en el fondo con varios tonos de azul (las áreas más brillantes tienen más materia oscura). El mapa se infirió a partir de las distorsiones de las formas de las galaxias en los datos de HSC que están indicadas por palos blancos. Las longitudes del palo representan la cantidad de distorsión y el ángulo del palo corresponde a la dirección de la distorsión. Panel derecho:las mediciones están habilitadas por la luz de galaxias distantes que viaja a través del universo y es desviada por la materia en diferentes épocas del universo. antes de llegar al telescopio Subaru. Crédito:Proyecto HSC / UTokyo
El telescopio Subaru les permitió ver las galaxias más atrás en el tiempo que en otros estudios similares. Por ejemplo, el Dark Energy Survey analiza un área mucho más grande del cielo con un nivel de precisión similar al del HSC, pero solo examina el universo cercano. HSC toma un más estrecho, pero vista más profunda, lo que permitió a los investigadores ver galaxias más débiles y hacer un mapa más nítido de la distribución de la materia oscura.
El equipo de investigación comparó su mapa con las fluctuaciones predichas por las observaciones del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea de la radiación cósmica de fondo de microondas, la radiación de los primeros días del universo. Las mediciones de HSC fueron ligeramente inferiores a, pero sigue siendo estadísticamente consistente con Planck. El hecho de que HSC y otras encuestas de lentes débiles encuentren resultados ligeramente más bajos que los de Planck plantea la tentadora pregunta de si la energía oscura realmente se comporta como la constante cosmológica de Einstein.
Las restricciones cosmológicas sobre la aglomeración del Universo hoy (S8) se predijeron utilizando observaciones en diferentes momentos del Universo. La medición de HSC de la aglomeración del Universo se muestra con el símbolo rojo y se encuentran entre las mediciones más lejanas que utilizan lentes gravitacionales débiles. Estos deben compararse con los resultados de Planck obtenidos de las observaciones del fondo cósmico de microondas en el Universo muy temprano y otros experimentos contemporáneos de lentes débiles KiDS y DES. Crédito:Proyecto HSC / UTokyo
"Nuestro mapa nos da una mejor imagen de cuánta energía oscura hay y nos dice un poco más sobre sus propiedades y cómo está haciendo que la expansión del universo se acelere, "Mandelbaum dijo." El HSC es un gran complemento para otras encuestas. La combinación de datos entre proyectos será una herramienta poderosa a medida que intentemos descubrir más y más sobre la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura ".
Medir las distorsiones causadas por lentes gravitacionales débiles no es fácil. El efecto es bastante pequeño y las distorsiones en las formas de las galaxias también pueden ser causadas por la atmósfera, el telescopio y el detector. Para ser preciso, resultados precisos, los investigadores deben saber que solo están midiendo los efectos de lentes débiles.
Mandelbaum, profesor asociado de física y miembro del Centro McWilliams de Cosmología en Carnegie Mellon, es un experto en controlar estas distorsiones externas. Ella y su equipo crearon una simulación de imagen detallada de los datos de la encuesta HSC basada en imágenes del Telescopio Espacial Hubble. De estas simulaciones, Pudieron aplicar correcciones a las formas de las galaxias para eliminar las distorsiones de forma causadas por otros efectos además de las lentes.
Las encuestas de lentes débiles como HSC prefieren un Universo ligeramente menos aglomerado que el predicho por Planck. Las imágenes muestran la diferencia leve pero notable como se esperaba de las grandes simulaciones por computadora. ¿Es esta diferencia una fluctuación estadística? Los astrónomos de todo el mundo continúan recopilando más y más datos para responder a esta pregunta. Crédito:UTokyo
Estos resultados provienen del primer año de datos de la encuesta HSC. En todo, La encuesta HSC recopilará cinco años de datos que producirán aún más información sobre el comportamiento de la energía oscura y trabajarán hacia otros objetivos, como estudiar la evolución de las galaxias y los cúmulos masivos de galaxias a lo largo del tiempo cósmico. medir objetos que varían en el tiempo como supernovas, e incluso estudiando nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
La investigación se cargará en el servidor de preimpresión arxiv.org y se enviará a la Publicación de la Sociedad Astronómica de Japón.
