El equipo de astrofísica ilumina el camino para un modelo más preciso del universo – ScienceDaily

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

Sin embargo, la gravedad asociada con las bolsas masivas de materia oscura que se encuentran entre la Tierra y estas galaxias causa estragos en esas señales de luz galáctica. 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 de lente gravitacional adicionales que contaminan los datos verdaderos.

En un estudio publicado por primera vez el 5 de agosto en Las cartas del diario astrofísicoLos científicos de la Universidad de Texas en Dallas demostraron el primer uso de un método llamado autocalibración 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 Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas y autor correspondiente 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 la promesa. Después de ocho años de investigación persistente madurando el método en sí, y luego los dos últimos años aplicándolo a los datos, dio frutos con importantes consecuencias para los estudios cosmológicos”.

Una lente sobre el universo

La lente gravitacional es uno de los métodos más prometedores en cosmología para proporcionar información sobre los parámetros que subyacen al modelo actual del universo.

“Puede ayudarnos a trazar un mapa de la distribución de la materia oscura y descubrir información sobre la estructura del universo. Pero la medición de tales parámetros cosmológicos puede estar desviada hasta en un 30% si no extraemos la contaminación en la señal de la lente gravitacional”. “Dijo Ishak-Boushaki.

Debido a la forma en que se forman las galaxias distantes y el entorno en el que se forman, están ligeramente alineadas físicamente con la materia oscura cercana a ellas. Esta alineación intrínseca genera señales de lentes falsas adicionales, o un sesgo, que contaminan los datos de las galaxias y, por lo tanto, sesgan la medición de parámetros cosmológicos clave, incluidos aquellos que describen la cantidad de materia oscura y energía oscura en el universo y qué tan rápido se mueven las galaxias. lejos el uno del otro.

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 alineación llamada cizalladura gravitacional de forma intrínseca, que es el componente más crítico.

“Nuestro trabajo aumenta significativamente las posibilidades de éxito para medir las propiedades de la energía oscura de una manera precisa, lo que nos permitirá comprender qué 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 escalas muy grandes en el universo. Estas son preguntas muy importantes”.

Impacto en la cosmología

Se están preparando varios grandes estudios científicos destinados a comprender mejor el universo, que recopilarán datos de lentes gravitacionales. Estos incluyen el Legacy Survey of Space and Time (LSST) del Observatorio Vera C. Rubin, la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA.

“El gran ganador aquí serán estos próximos estudios de lentes gravitacionales. Realmente seremos capaces de obtener todo el potencial de ellos para comprender nuestro universo”, dijo Ishak-Boushaki, quien es miembro y convocante de Dark Energy Science del LSST. Colaboración.

El método de autocalibración para eliminar señales contaminadas fue propuesto por primera vez por el Dr. Pengjie Zhang, profesor de astronomía en la Universidad de Shanghai Jiao Tong y coautor del estudio actual.

Ishak-Boushaki desarrolló aún más el método y lo introdujo en el ámbito de las observaciones cosmológicas, junto con uno de sus antiguos alumnos, Michael Troxel MS’11, PhD’14, ahora profesor asistente de física en la Universidad de Duke. Desde 2012, la investigación ha sido apoyada por dos subvenciones a Ishak-Boushaki de la National Science Foundation (NSF).

“No todo el mundo estaba seguro de que la autocalibración conduciría a un resultado tan importante. Algunos colegas fueron alentadores; algunos se mostraron escépticos”, dijo Ishak-Boushaki. “Aprendí que vale la pena no rendirse. Mi intuición fue que si se hacía bien, funcionaría, y estoy agradecido con la NSF por ver la promesa de este trabajo”.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Dallas. Original escrito por Amanda Siegfried. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.

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