T.E.L: 4 min.
Resultados de los datos recopilados con el instrumento DESI.
DESI significa Dark Energy Spectroscopic Instrument. El objetivo principal de los investigadores que usan DESI es medir la historia de expansión del Universo, con exquisita precisión, durante los últimos 11 mil millones de años. Con esto se logrará restringir una gran cantidad de posibles modelos de energía oscura. Para lograrlo DESI medirá la posición y velocidad de recesión de aproximadamente 40 millones de galaxias.
El instrumento fue montado en el Telescopio Mayall en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, Arizona. Es un telescopio reflector que cuenta con un espejo primario de 4m, soportado por una montura ecuatorial.
El telescopio posee 10 espectógrafos. Cada uno de los 10 espectrógrafos que componen el instrumento DESI acepta un cable de fibra óptica conectado a 500 fibras. La luz colectada por las fibras pasa por el espectrógrafo a través de una abertura, con un obturador al frente. Cuando el obturador está abierto, la luz se divide usando filtros de color pasando a tres cámaras, cada una sensible a un intervalo de longitudes de onda diferentes, y con diferente resolución.
Luego de un año de operaciones, se dio a conocer el resultado de un primer análisis: "Estamos increíblemente orgullosos de los datos, que han producido resultados cosmológicos pioneros en el mundo y son los primeros en surgir de la nueva generación de experimentos de energía oscura", dijo Michael Levi, director y científico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía, que gestiona el proyecto.
Y agregó: “Hasta ahora, estamos viendo un acuerdo básico con nuestro mejor modelo del universo, pero también estamos viendo algunas diferencias potencialmente interesantes que podrían indicar que la energía oscura está evolucionando con el tiempo. Es posible que desaparezcan o no con más datos, por lo que estamos entusiasmados de comenzar a analizar nuestro conjunto de datos de tres años pronto”.
El diagrama de Hubble de DESI traza un patrón característico (oscilaciones acústicas bariónicas o “burbujas” de BAO) en diferentes edades del universo. La cantidad de energía oscura determina la rapidez con la que crece el universo y, por tanto, el tamaño de las burbujas. La línea continua muestra el tamaño que Lambda CDM predice que serán las burbujas, mientras que la línea discontinua muestra la predicción de un modelo diferente donde la energía oscura evoluciona con el tiempo. DESI recopilará más datos para determinar qué modelo es una mejor descripción del universo. (Crédito: Arnaud de Mattia/colaboración DESI)
Al observar el mapa de DESI, es fácil ver la estructura subyacente del universo: cadenas de galaxias agrupadas, separadas por vacíos con menos objetos. Nuestro universo primitivo, mucho más allá de la visión de DESI, era bastante diferente: una sopa densa y caliente de partículas subatómicas que se movían demasiado rápido para formar materia estable como los átomos que conocemos hoy. Entre esas partículas se encontraban los núcleos de hidrógeno y helio, llamados colectivamente bariones.
Pequeñas fluctuaciones en este plasma ionizado temprano causaron ondas de presión, moviendo los bariones en un patrón de ondas similar al que verías si arrojaras un puñado de piedras a un estanque. A medida que el universo se expandió y enfrió, se formaron átomos neutros y las ondas de presión se detuvieron, congelando las ondas en tres dimensiones y aumentando la agrupación de futuras galaxias en las áreas densas. Miles de millones de años después, todavía podemos ver este tenue patrón de ondas o burbujas tridimensionales en la separación característica de las galaxias, una característica llamada oscilaciones acústicas bariónicas.
Los investigadores utilizan las mediciones de BAO como regla cósmica. Midiendo el tamaño aparente de estas burbujas, pueden determinar las distancias a la materia responsable de este patrón extremadamente tenue en el cielo. Mapear las burbujas de BAO tanto cerca como lejos permite a los investigadores dividir los datos en partes, medir qué tan rápido se expandió el universo en cada momento de su pasado y modelar cómo la energía oscura afecta esa expansión.
Usar galaxias para medir la historia de la expansión y comprender mejor la energía oscura es una técnica, pero sólo puede llegar hasta un límite. En cierto punto, la luz de las galaxias típicas es demasiado débil, por lo que los investigadores recurren a los cuásares, núcleos galácticos brillantes y extremadamente distantes con agujeros negros en sus centros. La luz de los cuásares se absorbe a medida que pasa a través de nubes intergalácticas de gas, lo que permite a los investigadores mapear las bolsas de materia densa y usarlas de la misma manera que usan las galaxias, una técnica conocida como el "bosque de Lyman-alfa".
"Utilizamos los cuásares como luz de fondo para ver básicamente la sombra del gas que se interpone entre los cuásares y nosotros", dice Andreu Font-Ribera, científico del Instituto de Física de Altas Energías de España que codirige el análisis del bosque Lyman-alfa de DESI. “Nos permite mirar más allá, cuando el universo era muy joven. Es una medición realmente difícil de realizar y es genial ver que tenga éxito”.
Los investigadores utilizaron 450.000 quásares, el conjunto más grande jamás recopilado para estas mediciones del bosque Lyman-alfa, para ampliar sus mediciones de BAO hasta hace 11 mil millones de años. Al final del estudio, DESI planea mapear 3 millones de cuásares y 37 millones de galaxias.
"Estamos en la era dorada de la cosmología, con estudios a gran escala en curso y a punto de iniciarse, y nuevas técnicas en desarrollo para aprovechar al máximo estos conjuntos de datos", afirma Arnaud de Mattia, investigador de la Sociedad Francesa de Energías Alternativas y Comisión de Energía Atómica y codirector del grupo DESI que interpreta los datos cosmológicos. "Todos estamos realmente motivados para ver si los nuevos datos confirmarán las características que vimos en nuestra muestra del primer año y construirán una mejor comprensión de la dinámica de nuestro universo".
First results from DESI make the most precise measurement of our expanding universe
DESI
First Results from DESI Make the Most Precise Measurement of Our Expanding Universe
DESI VR Flight Stereoscopic
Sobre las imágenes
Claire Lamman/DESI collaboration
Arnaud de Mattia/DESI collaboration
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