Un equipo de astrofísicos ilumina el camino hacia un modelo más preciso del universo

La luz de las galaxias distantes revela información importante sobre la naturaleza del universo y permite a los científicos desarrollar modelos de alta precisión de la historia, la evolución y la estructura del cosmos.

Sin embargo, la gravedad asociada a las bolsas masivas de materia oscura que se encuentran entre la Tierra y estas galaxias, causa estragos en esas señales de luz galácticas. La gravedad distorsiona la luz de las galaxias, un proceso llamado lente gravitacional, y también alinea ligeramente las galaxias físicamente, lo que resulta en señales de luz adicionales de lente gravitacional que contaminan los datos reales.

En un estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, unos científicos de la Universidad de Texas en Dallas demostraron el primer uso de un método llamado auto-calibración para eliminar la contaminación de las señales de lentes gravitacionales. Los resultados deberían conducir a modelos cosmológicos más precisos del universo, dijo el Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, profesor de física en la Escuela de Ciencias Naturales y Matemáticas y coautor del estudio.

"El método de autocalibración es algo que otros propusieron hace unos 10 años; muchos pensaron que era solo un método teórico y se alejaron de él", dijo Ishak-Boushaki. "Pero intuitivamente sentí su promesa. Después de ocho años de persistente investigación madurando el método en sí mismo, y luego los dos últimos años aplicándolo a los datos, dio frutos con importantes consecuencias para los estudios cosmológicos".

Las lentes gravitacionales son uno de los métodos más prometedores de la cosmología para proporcionar información sobre los parámetros que subyacen al modelo actual del universo.

Abell 370 es un cúmulo de galaxias a unos 4.000 millones de años luz de la Tierra en el que los astrónomos observan el fenómeno de la lente gravitacional, la deformación del espacio-tiempo por el campo gravitacional del cúmulo que distorsiona la luz de las galaxias que se encuentran muy lejos de él. Esto se manifiesta en forma de arcos y rayas en la imagen, que son las imágenes estiradas de las galaxias de fondo. (Foto: NASA/Space Telescope Science Institute)

"Puede ayudarnos a mapear la distribución de la materia oscura y descubrir información sobre la estructura del universo. Pero la medición de tales parámetros cosmológicos puede estar equivocada hasta en un 30% si no extraemos la contaminación de la señal de la lente gravitacional", dijo Ishak-Boushaki.

Debido a la manera en que se forman las galaxias distantes y al entorno en el que lo hacen, estas están ligeramente alineadas físicamente con la materia oscura cercana a ellas. Esta alineación intrínseca genera señales adicionales de lentes espurias, o un sesgo, que contaminan los datos de las galaxias y, por lo tanto, sesgan la medición de parámetros cosmológicos clave, incluidos los que describen la cantidad de materia oscura y energía oscura en el universo y la rapidez con que las galaxias se alejan unas de otras.

Para complicar aún más las cosas, hay dos tipos de alineación intrínseca que requieren diferentes métodos de mitigación. En su estudio, el equipo de investigación utilizó el método de autocalibración para extraer las señales molestas de un tipo de alineamiento.

"Nuestro trabajo aumenta significativamente las posibilidades de éxito para medir las propiedades de la energía oscura de forma precisa, lo que nos permitirá comprender qué es lo que está causando la aceleración cósmica", dijo Ishak-Boushaki. "Otro impacto será determinar con precisión si la teoría general de la relatividad de Einstein se mantiene a muy grandes escalas en el universo. Estas son preguntas muy importantes".

El método de autocalibración para eliminar las señales contaminadas fue propuesto por primera vez por la Dra. Pengjie Zhang, profesora de astronomía en la Universidad Jiao Tong de Shanghai y coautora del actual estudio. (Fuente: NCYT Amazings)