El mapa SDSS se muestra como un arco iris de colores, ubicado dentro del Universo observable (la esfera exterior, mostrando fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas). Estamos ubicados en el centro de este mapa. El recuadro para cada sección codificada por colores del mapa incluye una imagen de una galaxia o quásar típico de esa sección, y también la señal del patrón que el equipo de eBOSS mide allí. Mientras miramos a lo lejos miramos atrás en el tiempo. Entonces, la ubicación de estas señales revela la tasa de expansión del Universo en diferentes momentos de la historia cósmica. Crédito:Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Universidad Estatal de Ohio) y la Colaboración SDSS
El Sloan Digital Sky Survey (SDSS) publicó hoy un análisis completo del mapa tridimensional más grande del universo jamás creado. llenando los vacíos más significativos en nuestra posible exploración de su historia.
"Conocemos bastante bien tanto la historia antigua del universo como su historia de expansión reciente, pero hay una brecha problemática a mediados de los 11 mil millones de años, "dice el cosmólogo Kyle Dawson de la Universidad de Utah, quien lidera el equipo que anuncia los resultados de hoy. "Por cinco años, hemos trabajado para llenar ese vacío, y estamos utilizando esa información para proporcionar algunos de los avances más sustanciales en cosmología en la última década ".
Los nuevos resultados provienen de la encuesta espectroscópica de oscilación bariónica ampliada (eBOSS), una colaboración internacional de más de 100 astrofísicos que es una de las encuestas que componen el SDSS. En el corazón de los nuevos resultados se encuentran las mediciones detalladas de más de dos millones de galaxias y cuásares que cubren 11 mil millones de años de tiempo cósmico.
Sabemos cómo era el universo en su infancia, gracias a los miles de científicos de todo el mundo que han medido las cantidades relativas de elementos creados poco después del Big Bang, y que hayan estudiado el Trasfondo Cósmico de Microondas. También conocemos su historia de expansión en los últimos miles de millones de años a partir de mapas de galaxias y mediciones de distancia, incluidos los de fases anteriores de la SDSS.
Esta imagen ilustra el impacto que los mapas eBOSS y SDSS han tenido en nuestra comprensión de la tasa de expansión actual y la curvatura del Universo durante los últimos 20 años de trabajo. La región gris muestra nuestro conocimiento desde hace 10 años. La región azul muestra la mejor medida de corriente, que combina SDSS y otros programas. Los tamaños decrecientes de las regiones coloreadas muestran cómo ha mejorado nuestro conocimiento de la tasa de expansión. La contribución de los datos de SDSS a esta mejora se muestra en la región roja. Las medidas de la curvatura del Universo se muestran en el eje horizontal. Los resultados de SDSS, que se afinan en cero, sugieren que el Universo es plano, y mejorar significativamente las limitaciones de otros experimentos. El eje vertical muestra la tasa de expansión actual del Universo (la Constante de Hubble). Las mediciones de la constante de Hubble de SDSS y otros estudios son inconsistentes con las mediciones de galaxias cercanas, que encuentran un valor cercano a 74 en estas unidades, en contraposición a 68 para el SDSS. Solo con los datos tomados de SDSS y otros experimentos en la última década ha sido posible revelar esta discrepancia. Crédito:Eva-Maria Mueller (Universidad de Oxford) y la Colaboración SDSS
"Tomados en conjunto, Los análisis detallados del mapa eBOSS y los experimentos SDSS anteriores ahora han proporcionado las mediciones del historial de expansión más precisas en el rango más amplio de tiempo cósmico. "dice Will Percival de la Universidad de Waterloo, Científico de encuestas de eBOSS. "Estos estudios nos permiten conectar todas estas medidas en una historia completa de la expansión del universo".
Una mirada de cerca al mapa revela los filamentos y vacíos que definen la estructura en el universo, a partir de la época en que el universo tenía solo unos 300 años, 000 años. De este mapa, los investigadores miden patrones en la distribución de las galaxias, que dan varios parámetros clave de nuestro universo con una precisión superior al uno por ciento. Las señales de estos patrones se muestran en los recuadros de la imagen.
Este mapa representa el esfuerzo combinado de más de 20 años de cartografiar el universo utilizando el telescopio de la Fundación Sloan. La historia cósmica que se ha revelado en este mapa muestra que hace unos seis mil millones de años, la expansión del universo comenzó a acelerarse, y ha seguido siendo cada vez más rápido desde entonces. Esta expansión acelerada parece deberse a un misterioso componente invisible del universo llamado "energía oscura, "consistente con la Teoría General de la Relatividad de Einstein pero extremadamente difícil de reconciliar con nuestra comprensión actual de la física de partículas.
La combinación de observaciones de eBOSS con estudios del universo en su infancia revela grietas en esta imagen del universo. En particular, La medición del equipo eBOSS de la tasa actual de expansión del universo (la "Constante de Hubble") es aproximadamente un 10 por ciento más baja que el valor encontrado desde distancias a galaxias cercanas. La alta precisión de los datos de eBOSS significa que es muy poco probable que este desajuste se deba al azar, y la rica variedad de datos de eBOSS nos brinda múltiples formas independientes de sacar la misma conclusión.
"Solo con mapas como el nuestro se puede decir con certeza que hay una discrepancia en la Constante de Hubble, "dice Eva-Maria Mueller de la Universidad de Oxford, quien dirigió el análisis para interpretar los resultados de la muestra completa de SDSS. "Estos mapas más nuevos de eBOSS lo muestran con más claridad que nunca".
No existe una explicación ampliamente aceptada para esta discrepancia en las tasas de expansión medidas, pero una posibilidad interesante es que una forma de materia o energía del universo primitivo previamente desconocida podría haber dejado un rastro en nuestra historia.
En total, el equipo de eBOSS hizo públicos los resultados de más de 20 artículos científicos hoy. Esos documentos describen, en más de 500 páginas, los análisis del equipo de los últimos datos de eBOSS, marcando la finalización de los objetivos clave de la encuesta.
Dentro del equipo de eBOSS, grupos individuales en universidades de todo el mundo centrados en diferentes aspectos del análisis. Para crear la parte del mapa que se remonta a seis mil millones de años, el equipo usó grandes, galaxias rojas. Más lejos, ellos usaban más jóvenes, galaxias azules. Finalmente, para mapear el universo once mil millones de años en el pasado y más, usaron quásares, que son galaxias brillantes iluminadas por material que cae sobre un agujero negro supermasivo central. Cada una de estas muestras requirió un análisis cuidadoso para eliminar los contaminantes, y revelar los patrones del universo.
"Al combinar los datos de SDSS con datos adicionales del Fondo de microondas cósmico, supernovas, y otros programas, podemos medir simultáneamente muchas propiedades fundamentales del universo, "dice Mueller." Los datos de SDSS cubren una franja tan grande de tiempo cósmico que proporcionan los mayores avances de cualquier sonda para medir la curvatura geométrica del universo, encontrando que es plano. También permiten mediciones de la tasa de expansión local por encima del uno por ciento ".
eBOSS, y SDSS de forma más general, deja el rompecabezas de la energía oscura, y el desajuste de la tasa de expansión del universo local y temprano, como legado para proyectos futuros. En la próxima década, las encuestas futuras pueden resolver el enigma, o quizás, revelará más sorpresas.
Mientras tanto, con el apoyo continuo de la Fundación Alfred P. Sloan y miembros institucionales, el SDSS no ha terminado con su misión de mapear el universo. Karen Masters de Haverford College, Portavoz de la fase actual de SDSS, describió su entusiasmo por la siguiente fase. "El Telescopio de la Fundación Sloan y su casi gemelo en el Observatorio Las Campanas continuarán haciendo descubrimientos astronómicos mapeando millones de estrellas y agujeros negros a medida que cambian y evolucionan a lo largo del tiempo cósmico". El equipo de SDSS está ocupado construyendo el hardware para comenzar esta nueva fase y espera con ansias los nuevos descubrimientos de los próximos 20 años.
