Únete á nosa canle de Whatsapp
A humanidade leva milenios imaxinando as orixes do universo, pero as explicacións científicas chegaron coa cosmoloxía moderna, que se remonta a principios do século XX coa teoría da relatividade xeral de Albert Einstein. Nela expuxo que a gravidade está intimamente vinculada ao espazo e ao tempo.
Agora, os investigadores do Telescopio de Cosmoloxía de Atacama (ACT) crearon unha nova e revolucionaria imaxe que revela o mapa máis detallado da materia escura que se estende ata as profundidades do cosmos e, unha vez máis, volve confirmar a teoría de Einstein.
“Este mapa cobre unha cuarta parte do ceo, e a masa que se mostra inclúe tanto a da materia escura como a ordinaria”, explica a SINC Mathew Madhavacheril, membro do equipo ACT e profesor da Universidade de Pensilvania (Estados Unidos), “aínda que como a materia escura constitúe o 85% da materia do universo, pódese considerar un mapa de materia escura”.
O Telescopio de Cosmoloxía de Atacama ofrece unha nova e revolucionaria imaxe que revela o mapa máis detallado da materia escura nun cuarto do ceo
“Anteriormente, o satélite Planck elaborara mapas do 65% do ceo. Con todo, os nosos teñen maior resolución e un ruído moito menor. Por tanto, segundo algunhas definicións, este poderíase considerar o maior mapa con alto detalle da materia escura”.
Os resultados do estudo, presentados esta semana nunha conferencia na Universidade de Kioto (Xapón) e no Astrophysical Journal, confirman a teoría de Einstein sobre como as estruturas masivas medran e curvan a luz ao longo dos 14.000 millóns de anos de vida do universo.
“Cartografamos a materia escura invisible a través do ceo ata as maiores distancias, e vemos claramente trazos deste mundo invisible que abranguen centos de millóns de anos luz”, afirma Blake Sherwin, catedrático de Cosmoloxía da Universidade de Cambridge, onde dirixe un grupo de investigadores do ACT, e insiste: “Ten o mesmo aspecto que predín as nosas teorías”.
A pesar de constituír o 85% do universo e influír na súa evolución, a materia escura foi difícil de detectar porque non interactúa coa luz nin con outras formas de radiación electromagnética. Polo que sabemos, a materia escura só interactúa coa gravidade.
A materia escura só interactúa coa gravidade
Para localizala, os máis de 160 colaboradores que construíron e recompilaron datos do Telescopio Cosmolóxico de Atacama da Fundación Nacional da Ciencia, localizado nas alturas dos Andes chilenos, observan a luz que emana tras os albores da formación do universo, o Big Bang, cando só tiña 380.000 anos. Esta luz difusa que enche todo o noso universo, ás veces denominada de forma informal como a “foto de bebé do universo”, é a radiación de fondo de microondas (CMB).
O equipo rastrexou como a atracción gravitatoria de estruturas grandes e pesadas, incluída a materia escura, deforma a CMB na súa viaxe de 14.000 millóns de anos ata nós, como unha lupa curva a luz ao pasar pola súa lente.
“É un pouco como debuxar unha silueta, pero en lugar de ter só negro, ten textura e vultos de materia escura, coma se a luz fluíse a través dunha cortina de tea con moitos nós e protuberancias”, explica Suzanne Staggs, directora do ACT e catedrática de Física da Universidade de Princeton (Estados Unidos).
A investigadora conta que “a famosa imaxe azul e amarela do CMB é unha instantánea de como era o universo nunha soa época, hai uns 13.000 millóns de anos, e agora isto dános a información de todas as épocas desde entón”.
“O novo mapa de masas creámolo a partir das distorsións da luz que deixou o Big Bang”, engade Madhavacheril, “e sorprendentemente, proporciona medicións que demostran que tanto o ‘avultado’ do universo, como o ritmo ao que está a medrar tras 14.000 millóns de anos de evolución, son xusto o que cabería esperar do noso modelo estándar de cosmoloxía baseado na teoría da gravidade de Einstein”.
Novos datos para o debate cosmolóxico
Pola súa banda, Sherwin destaca outra achega dos resultados. “Ofrecen novas perspectivas a un debate en curso que algúns denominaron a crise da cosmoloxía“, derivada de medicións recentes que utilizan como luz de fondo a emitida polas estrelas das galaxias, en lugar do CMB.
Esta discrepancia reflíctese na chamada constante de Hubble. O valor deste parámetro do modelo estándar derivado de observacións do universo máis temperán, como as do CMB, non coincide co que se obtén medindo distancias e velocidades, por exemplo, coas estrelas cefeidas.
Segundo estas últimas medicións, a materia escura non era o suficientemente grumosa e suscitou a preocupación de que o modelo puidese ter algunha fisura. Con todo, os resultados do equipo do ACT avaliaron con precisión que os enormes grumos que ven na imaxe mostrada teñen o tamaño exacto.
Madhavacheril comenta dous aspectos relevantes: “Por unha banda, facemos unha medición da constante de Hubble utilizando unha ‘regra’ proposta relativamente nova, que é o tamaño típico dos grumos de materia. A nosa medida concorda coa predición do CMB do universo temperán, e é baixa en relación coas estrelas cefeidas”.
“E por outra, tamén medimos o tamaño da ‘grumosidade’ do universo, o denominado parámetro S8. E unha vez máis, a nosa medición coincide coa predición do CMB do universo temperán, mentres as sondaxes de galaxias ofrecen un valor de S8 que adoita ser algo inferior. Por tanto, as nosas medicións son moi coherentes coa gravidade de Einstein”.
Un novo telescopio, que comezará a funcionar en 2024, fotografará o ceo 10 veces máis rápido
“Os datos das lentes do CMB rivalizan coas sondaxes máis convencionais da luz visible das galaxias na súa capacidade para rastrexar a suma do que hai aí fóra”, afirma Staggs, quen destaca que “xuntos, a lente CMB e as mellores sondaxes ópticas, están a aclarar a evolución de toda a masa do universo”.
Respecto a se poderían obter un mapa de materia escura de máis zonas do ceo, Staggs comenta: “o ACT pode facer un mapa lixeiramente máis grande en principio, pero non cartografará os outros ¾ do ceo, porque é un instrumento terrestre, con acceso só á metade do ceo no mellor dos casos.
O ACT, que funcionou durante 15 anos, foi retirado do servizo en setembro de 2022 pero espérase que pronto se presenten máis traballos co conxunto final de observacións. O Observatorio Simons realizará outras no futuro no mesmo lugar grazas a un novo telescopio que está previsto que comece a funcionar en 2024. Este novo instrumento será capaz de cartografar o ceo case 10 veces máis rápido que o ACT.
