Crédito de imagen: Hubble
La evidencia reciente parece indicar que la expansión del Universo en realidad se está acelerando: algún tipo de "energía oscura" lo está separando. Los astrónomos que utilizan datos recopilados por el Observatorio de Rayos X Chandra han determinado que no hay suficiente materia (tanto regular como oscura) en varios grupos galácticos para dar cuenta de su forma y posición, por lo que algo más debe estar teniendo efecto.
¿El universo parece estar impregnado de una fuerza invisible? energía oscura ? eso lo está separando cada vez más rápido. Al realizar estudios de desplazamiento al rojo de los cúmulos de galaxias, los astrónomos esperan aprender más sobre esta fuerza misteriosa y sobre la estructura y la geometría del universo.
"Los cúmulos de galaxias consisten en miles de galaxias unidas gravitacionalmente a grandes estructuras", dijo Joseph Mohr, profesor de astronomía en la Universidad de Illinois. "Debido a la expansión del universo, los grupos aparecen más densos en los desplazamientos al rojo más grandes, cuando el universo era más joven y más denso".
Las encuestas de conglomerados de galaxias que investigan el universo de desplazamiento hacia el rojo alto pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre la cantidad y la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, dijo Mohr, quien presentará los resultados de un estudio en curso de cúmulos de galaxias en una reunión del American Physical Society, que se celebrará en Albuquerque, NM, del 20 al 23 de abril.
"Hasta ahora, los cúmulos de galaxias solo se han utilizado para estudiar el componente de materia oscura del universo", dijo Mohr. "Medíamos la masa total en un cúmulo de galaxias y luego determinamos la fracción de masa que era materia bariónica ordinaria".
Esas mediciones han demostrado que no hay suficiente materia bariónica y oscura para dar cuenta de la geometría del universo. Los astrónomos ahora creen que el universo se está expandiendo a una velocidad cada vez mayor, y está dominado por una misteriosa energía oscura que debe estar empujando.
"El siguiente paso es tratar de descubrir algunos de los detalles de la energía oscura, como su ecuación de estado", dijo Mohr. "Al mapear la distribución de desplazamiento al rojo de los cúmulos de galaxias, deberíamos poder medir la ecuación del estado de la energía oscura, lo que proporcionaría algunas pistas importantes sobre lo que es y cómo llegó a ser".
¿Mohr está utilizando los datos recopilados por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para estudiar las relaciones de escala? como la relación entre masa y luminosidad o tamaño? de cúmulos de galaxias y cómo cambian con el desplazamiento al rojo. "Se espera que estas relaciones de escala evolucionen con desplazamiento al rojo, reflejando la creciente densidad del universo en épocas anteriores", dijo Mohr.
En particular, Mohr? en colaboración con John Carlstrom de la Universidad de Chicago y científicos de la Universidad de California y el Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica? está estudiando el efecto que tienen los electrones calientes dentro de los cúmulos de galaxias en el fondo cósmico de microondas, el resplandor del big bang.
Los cúmulos de galaxias están llenos de materia oscura, galaxias y gas caliente. Los electrones en el gas se dispersan de los protones y producen rayos X. La emisión de rayos X disminuye con el desplazamiento al rojo más alto, debido a las distancias más grandes involucradas.
"También hay una tendencia a que los electrones den algo de su energía a los fotones del fondo cósmico de microondas, lo que hace que el espectro del cuerpo negro se desplace ligeramente", dijo Mohr. “¿La distorsión resultante? llamado el efecto Sunyaev-Zeldovich? aparece como un punto frío en el fondo cósmico de microondas a ciertas frecuencias. Sin embargo, debido a que esta es una distorsión en el espectro, no se atenúa con la distancia como los rayos X ".
Al comparar la emisión de rayos X y el efecto Sunyaev-Zeldovich, Mohr puede estudiar incluso cúmulos de galaxias débiles y de alto desplazamiento al rojo que actualmente son inaccesibles por otros medios. Dichas mediciones, que correlacionan la distribución de desplazamiento hacia el rojo del cúmulo de galaxias, la estructura y la distribución espacial, deberían determinar la ecuación del estado de la energía oscura y, por lo tanto, ayudar a definir la esencia de la energía oscura.
"En el contexto de nuestro escenario de formación de estructura estándar, los estudios de galaxias proporcionan mediciones de la geometría del universo y la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura", dijo Mohr. "Pero, para interpretar adecuadamente estas encuestas, primero debemos entender cómo la estructura de los cúmulos de galaxias está cambiando a medida que miramos hacia atrás en el tiempo".
Fuente original: Comunicado de prensa de UIUC
