Los Cúmulos De Galaxias Revelan Información Sobre La Energía Oscura

Cúmulos de galaxias de muñecas rusas revelan información sobre la energía oscura

Estos cuatro cúmulos de galaxias formaron parte de un gran estudio de más de 300 cúmulos utilizados para investigar la energía oscura, la misteriosa energía que actualmente impulsa la expansión acelerada del Universo. En estas imágenes compuestas, los rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA (púrpura) se han combinado con la luz óptica del Telescopio Espacial Hubble y el Sloan Digital Sky Survey (rojo, verde y azul).

Los investigadores están utilizando una gran muestra de cúmulos de galaxias para investigar la energía oscura, lo que demuestra que la energía oscura no ha cambiado durante miles de millones de años.

Los astrónomos han utilizado datos de NASA el Observatorio de rayos X Chandra, el Planck de la ESA y una gran lista de telescopios ópticos para desarrollar un nuevo y poderoso método para investigar la energía oscura, la energía misteriosa que actualmente impulsa la expansión acelerada del universo.

La técnica aprovecha la observación de que los confines de los cúmulos de galaxias, las estructuras más grandes del universo unidas por la gravedad, muestran similitudes en sus perfiles y tamaños de emisión de rayos X. Los clústeres más masivos son simplemente versiones ampliadas de los menos masivos.

“En este sentido, los cúmulos de galaxias son como muñecos rusos, y los más pequeños tienen una forma similar a los más grandes”, dijo Andrea Morandi de la Universidad de Alabama en Huntsville, quien dirigió el estudio. “Saber esto nos permite compararlos y determinar con precisión sus distancias en miles de millones de años luz”.

Al usar estos cúmulos de galaxias como marcadores de distancia, los astrónomos pueden medir qué tan rápido se expandió el Universo en diferentes momentos desde el Big Bang . Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la tasa de expansión está determinada por las propiedades de la energía oscura más la cantidad de materia en el Universo, donde esta última está compuesta principalmente por material invisible llamado materia oscura.

Si los parámetros cosmológicos asumidos (por ejemplo, las propiedades de la energía oscura o la materia oscura) son incorrectos, los cúmulos distantes no parecerán similares, es decir, sus tamaños serán mayores o menores de lo esperado. Luego, los parámetros cosmológicos se ajustan para que todos los diferentes grupos, con diferentes masas y diferentes distancias, parezcan similares. El proceso es similar a determinar el peso desconocido de un objeto sumando o restando pesos conocidos a una balanza hasta que los dos lados se equilibren.

Estos últimos resultados confirman estudios anteriores de que las propiedades de la energía oscura no han cambiado durante miles de millones de años. También apoyan la idea de que la energía oscura se explica mejor mediante la “constante cosmológica”, que Einstein propuso por primera vez y es equivalente a la energía del espacio vacío.

“Aunque hemos analizado detenidamente otras explicaciones”, dijo el coautor Ming Sun, también de la Universidad de Alabama en Huntsville, “todavía parece que la energía oscura se comporta como la constante cosmológica de Einstein”.

Los investigadores estudiaron 320 cúmulos de galaxias con distancias de la Tierra que iban desde unos 760 millones de años luz hasta unos 8.700 millones de años luz. Esto abarca la era en la que la energía oscura hizo que se acelerara el universo que alguna vez se desaceleró, un descubrimiento que sorprendió a muchos astrónomos cuando se hizo hace casi dos décadas.

Para determinar resultados más precisos que solo con los datos de rayos X de Chandra, los investigadores combinaron estos datos con información sobre la tasa de expansión del universo a partir de observaciones ópticas de supernovas, y trabajaron desde Planck sobre el fondo de microondas cósmico, la radiación sobrante de la Big Bang.

“La naturaleza de la energía oscura es uno de los mayores misterios de la física, por lo que es crucial inventar nuevas herramientas para estudiar sus propiedades, ya que diferentes métodos pueden tener suposiciones, fortalezas y debilidades muy diferentes”, dijo Morandi. “Creemos que esta nueva técnica tiene la capacidad de proporcionar un gran avance en nuestra comprensión de la energía oscura”.

Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 11 de abril de 2016 de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra.

Copia en PDF del estudio : Sondando la energía oscura a través de las afueras de los cúmulos de galaxias

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