Un mapa del cielo que muestra la densidad de los cúmulos de galaxias, galaxias y materia en el universo sobre la parte del cielo observada por el Dark Energy Survey. El panel de la izquierda muestra la densidad de galaxias en esa parte del cielo, mientras que el panel del medio muestra la densidad de la materia y el de la derecha muestra la densidad de los cúmulos de galaxias. Las áreas rojas son más densas, y las áreas azules son menos densas, que el promedio. Crédito:Chun-Hao To / Stanford University, Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC
El universo se expande a un ritmo cada vez mayor, y aunque nadie está seguro de por qué, Los investigadores de Dark Energy Survey (DES) al menos tenían una estrategia para averiguarlo:combinarían mediciones de la distribución de la materia, galaxias y cúmulos de galaxias para comprender mejor lo que está sucediendo.
Alcanzar ese objetivo resultó ser bastante complicado, pero ahora un equipo dirigido por investigadores del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del Departamento de Energía, La Universidad de Stanford y la Universidad de Arizona han encontrado una solución. Su análisis, publicado el 6 de abril en Cartas de revisión física , produce estimaciones más precisas de la densidad media de la materia, así como de su propensión a agruparse, dos parámetros clave que ayudan a los físicos a investigar la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, las misteriosas sustancias que componen la gran mayoría del universo.
"Es una de las mejores limitaciones de uno de los mejores conjuntos de datos hasta la fecha, "dice Chun-Hao To, autor principal del nuevo artículo y estudiante de posgrado en SLAC y Stanford que trabaja con la directora del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, Risa Wechsler.
Un gol temprano
Cuando DES se propuso en 2013 cartografiar una octava parte del cielo, El objetivo era recopilar cuatro tipos de datos:las distancias a ciertos tipos de supernovas, o estrellas en explosión; la distribución de la materia en el universo; la distribución de galaxias; y la distribución de los cúmulos de galaxias. Cada uno le dice a los investigadores algo sobre cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo.
Idealmente, los científicos unirían las cuatro fuentes de datos para mejorar sus estimaciones, pero hay un inconveniente:la distribución de la materia, galaxias, y los cúmulos de galaxias están estrechamente relacionados. Si los investigadores no tienen en cuenta estas relaciones, terminarán "contando dos veces, "Poner demasiado peso en algunos datos y no lo suficiente en otros, Para dice.
Para evitar un mal manejo de toda esta información, La astrofísica de la Universidad de Arizona Elisabeth Krause y sus colegas han desarrollado un nuevo modelo que podría explicar adecuadamente las conexiones en las distribuciones de las tres cantidades:materia, galaxias, y cúmulos de galaxias. Al hacerlo, Pudieron producir el primer análisis para combinar adecuadamente todos estos conjuntos de datos dispares para aprender sobre la materia oscura y la energía oscura.
Mejorando las estimaciones
Agregar ese modelo al análisis DES tiene dos efectos, Para dice. Primero, mediciones de las distribuciones de la materia, las galaxias y los cúmulos de galaxias tienden a introducir diferentes tipos de errores. La combinación de las tres medidas facilita la identificación de tales errores, haciendo el análisis más robusto. Segundo, las tres medidas difieren en la sensibilidad que tienen a la densidad media de la materia y su aglomeración. Como resultado, la combinación de los tres puede mejorar la precisión con la que el DES puede medir la materia oscura y la energía oscura.
En el nuevo periódico, Para, Krause y sus colegas aplicaron sus nuevos métodos al primer año de datos de DES y afinaron la precisión de estimaciones anteriores para la densidad y aglomeración de la materia.
Ahora que el equipo puede incorporar materia, galaxias y cúmulos de galaxias simultáneamente en su análisis, agregar datos de supernovas será relativamente sencillo, dado que ese tipo de datos no está tan estrechamente relacionado con los otros tres, Para dice.
"El siguiente paso inmediato, " él dice, "es aplicar la maquinaria a los datos del año 3 del DES, que tiene una cobertura tres veces mayor del cielo ". Esto no es tan simple como parece:si bien la idea básica es la misma, los nuevos datos requerirán esfuerzos adicionales para mejorar el modelo y mantenerse al día con la mayor calidad de los datos más nuevos, Para dice.
"Este análisis es realmente emocionante, ", Dijo Wechsler." Espero que establezca un nuevo estándar en la forma en que podemos analizar datos y aprender sobre la energía oscura a partir de grandes encuestas, no solo para DES, sino que también esperamos con interés los datos increíbles que obtendremos del Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera Rubin en unos pocos años ".
