Los científicos han analizado el primer lote de datos de la búsqueda del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura para mapear el universo y desentrañar los misterios de la energía oscura.
Con 5.000 pequeños robots en un telescopio en la cima de una montaña, el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) permite a los investigadores mirar 11 mil millones de años en el pasado. La luz de objetos lejanos en el espacio acaba de llegar a DESI, lo que permite a los científicos mapear el cosmos tal como era en su juventud y al mismo tiempo rastrear su crecimiento. Comprender cómo ha evolucionado el universo está ligado a uno de los mayores misterios de la física:la energía oscura, que según la hipótesis de los investigadores está impulsando la expansión del universo.
DESI es una colaboración científica internacional en la que participan más de 800 científicos de todo el mundo. Entre ellos se encuentran investigadores del grupo de cosmología de la Universidad de Rochester, un grupo interdisciplinario que incluye profesores, investigadores asociados postdoctorales, estudiantes de posgrado y estudiantes universitarios de física, astronomía, ciencia de datos e informática. El grupo está codirigido por Regina Demina, profesora de física; Segev BenZvi, profesor asociado de física; y Kelly Douglass, profesora asistente de física y astronomía (instruccional).
DESI se encuentra actualmente en medio de una búsqueda de cinco años para medir 40 millones de galaxias y quásares y crear el mapa 3D más grande del cosmos jamás construido, con las mediciones más precisas hasta la fecha. El instrumento comenzó su estudio en 2021 y los investigadores anunciaron recientemente su análisis del primer año de datos recopilados, incluidas mediciones de la tasa de expansión y la composición del universo. Publicaron su análisis en varios artículos sobre arXiv. servidor de preimpresión.
"Los datos DESI representan un enorme aumento en tamaño con respecto a cualquier cosa que hayamos recopilado antes", dice Douglass. "La muestra de galaxias y quásares del primer año de DESI ya es seis veces mayor que las mediciones combinadas de todos los estudios espectroscópicos anteriores realizados durante los últimos 40 años."
Y los datos del primer año son sólo el comienzo, añade Demina:"El conjunto de datos completo nos permitirá observar más de cerca los inicios de nuestro universo, un período en el que el universo pasó por una rápida expansión exponencial".
El instrumento DESI reside en el Telescopio Mayall modernizado en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias cerca de Tucson, Arizona. El instrumento incorpora ópticas que aumentan el campo de visión del telescopio e incluye 5.000 fibras ópticas controladas robóticamente para recopilar datos espectroscópicos de objetos en el campo de visión del telescopio y estudiar las posiciones tridimensionales de galaxias y quásares en el universo.
El grupo de Rochester forma parte de DESI desde 2017. Los miembros del grupo desempeñaron papeles clave en la puesta en servicio y el funcionamiento del instrumento, incluido el desarrollo y la resolución de problemas de software para garantizar que las 5000 fibras apunten de manera óptima a sus objetivos.
Los miembros del grupo de Rochester también contribuyeron significativamente a validar los datos del primer año, incluido el estudio de incertidumbres sistemáticas (errores o variaciones potenciales) que podrían afectar las mediciones, para garantizar mejor la precisión y confiabilidad de los hallazgos.
DESI está construido para medir las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO), enormes estructuras en forma de burbujas que siguen las galaxias, formadas por condiciones poco después del Big Bang. En su primer año, DESI utilizó 5,7 millones de galaxias y quásares de su muestra espectroscópica para medir el tamaño del BAO y estimar la rapidez con la que se expande el universo, una cantidad conocida como constante de Hubble.
Los BAO también se utilizan para limitar las densidades de la materia oscura y la energía oscura. Los científicos creyeron durante mucho tiempo que el universo se estaba expandiendo a un ritmo constante, pero en 1999 se descubrió que el ritmo de expansión se estaba acelerando. Se supone que la energía oscura es la que impulsa la aceleración.
Algunas teorías sugieren que uno o más campos escalares (fuerzas invisibles que expanden el universo), similares al campo escalar que se supone que impulsó el crecimiento inflacionario del universo poco después del Big Bang, contribuyen a la energía oscura.
"Hasta ahora, la humanidad sólo conoce un campo escalar:el campo de Higgs", dice Demina, quien formó parte del equipo que descubrió el campo de Higgs en 2012 utilizando el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Suiza. "Ahora es el momento de comprobar si hay más campos de este tipo."
Otra pregunta que DESI busca responder es si la energía oscura tiene un valor constante en todas partes del universo (conocido como constante cosmológica) o si sus propiedades difieren en el tiempo y el espacio. Si bien las mediciones BAO del primer año de DESI son compatibles con una constante cosmológica, favorecen ligeramente un modelo que sugiere que la energía oscura es un campo evolutivo o "dinámico".
Según BenZvi, "La evidencia a favor de la evolución de la energía oscura podría ser muy interesante, pero también podría ser una fluctuación casual. No podemos estar seguros hasta que miremos el siguiente lote de datos. La estimación actual es a finales de 2025 para la próxima versión."
Más información: Documentos DESI:data.desi.lbl.gov/doc/papers/
Información de la revista: arXiv
Proporcionado por la Universidad de Rochester
