11 de abril de 2018
11.04.2018
Ciencia

Primer examen de las "autopistas de materia" en el universo temprano

Científicos han decodificado las débiles distorsiones en los patrones de la luz

11.04.2018 | 20:43
Patrones de luz.

Científicos han decodificado las débiles distorsiones en los patrones de la luz más temprana del universo para mapear enormes estructuras tubulares invisibles conocidas como filamentos.

Estas estructuras sirven como superautopistas para entregar materia a centros densos como cúmulos de galaxias.

El equipo científico internacional, que incluía investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) y UC Berkeley, analizó datos de encuestas pasadas del cielo utilizando una sofisticada tecnología de reconocimiento de imágenes para evaluar los efectos basados en la gravedad que identifican las formas de estos filamentos. También utilizaron modelos y teorías sobre los filamentos para ayudar a guiar e interpretar su análisis.

Publicada en la revista Nature Astronomy, la exploración detallada de filamentos ayudará a los investigadores a comprender mejor la formación y evolución de la red cósmica, la estructura a gran escala de la materia en el universo, incluida la materia misteriosa e invisible conocida como materia oscura. Eso constituye aproximadamente el 85 por ciento de la masa total del universo.

La materia oscura constituye los filamentos, que los investigadores aprendieron típicamente se estiran y se doblan a lo largo de cientos de millones de años luz, y los llamados halos que alojan cúmulos de galaxias son alimentados por la red universal de filamentos. Más estudios de estos filamentos podrían proporcionar nuevos conocimientos sobre la energía oscura, otro misterio del universo que impulsa su expansión acelerada.

Las propiedades de los filamentos también podrían poner a prueba las teorías de la gravedad, incluida la teoría de la relatividad general de Einstein, y proporcionar pistas importantes para ayudar a resolver un desequilibrio aparente en la cantidad de materia visible que se predice que existirá en el universo: el "problema del barión desaparecido".

"Usualmente los investigadores no estudian estos filamentos directamente, sino que observan las galaxias en las observaciones", dijo Shirley Ho, científica del laboratorio Berkeley y profesora asociada de física en la Universidad Carnegie Mellon que dirigió el estudio. "Usamos los mismos métodos para encontrar los filamentos que Yahoo y Google usan para el reconocimiento de imágenes, como reconocer los nombres de las señales de las calles o buscar gatos en las fotografías".

El estudio utilizó datos del Baryon Oscilación Espectroscópica Survey, o BOSS, un estudio del cielo desde la Tierra que capturó la luz de alrededor de 1,5 millones de galaxias para estudiar la expansión del universo y la distribución estructurada de la materia en el universo puesta en movimiento por la propagación del sonido ondas, u "oscilaciones acústicas bariónicas", ondulando en el universo temprano.

El equipo de la encuesta BOSS produjo un catálogo de estructuras de filamentos probables que conectaban grupos de materia de los que los investigadores extrajeron en el último estudio.

Los investigadores también se basaron en mediciones precisas, basadas en el espacio, del fondo cósmico de microondas, o CMB, que es la señal remanente casi uniforme de la primera luz del universo. Si bien esta firma ligera es muy similar en todo el universo, existen fluctuaciones regulares que se detectaron en estudios anteriores.

Los filamentos y sus conexiones pueden cambiar de forma y conexiones en escalas de tiempo de cientos de millones de años. Las fuerzas competidoras de la atracción de la gravedad y la expansión del universo pueden acortar o alargar los filamentos.

"Los filamentos son parte integral de la red cósmica, aunque no está claro cuál es la relación entre la materia oscura subyacente y los filamentos", y esa fue una de las principales motivaciones para el estudio, dijo Simone Ferraro, una de las autoras del estudio, del Centro de Física Cosmológica de la Universidad de California en Berkeley.

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