Cuando se trata de precisión, todos se esfuerzan al cien por cien, pero medir distancias cósmicas deja un poco más al azar. Hace solo unos días, los investigadores del Estudio Espectroscópico de Oscilación Baryon (BOSS) anunciaron al mundo que habían podido medir la distancia a las galaxias ubicadas a más de seis mil millones de años luz de distancia a un nivel de confianza de solo uno por ciento. Si este anuncio no parece emocionante, piense en lo que significa para otros estudios. Estas nuevas mediciones dan un parámetro a las propiedades de la omnipresente "energía oscura", la fuente de expansión universal.
"No hay muchas cosas en nuestra vida diaria que sepamos con una precisión del uno por ciento", dijo David Schlegel, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) e investigador principal de BOSS. "Ahora conozco el tamaño del universo mejor que el tamaño de mi casa".
Los hallazgos del equipo de investigación fueron presentados en la reunión de la American Astronomical Society por el astrónomo Daniel Eisenstein de la Universidad de Harvard, director de Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), la organización mundial que incluye BOSS. Se detallan en una serie de artículos enviados a revistas por la colaboración de BOSS el mes pasado, todos los cuales ahora están disponibles como preimpresiones en línea.
"Determinar la distancia es un desafío fundamental de la astronomía", dijo Eisenstein. “Ves algo en el cielo, ¿qué tan lejos está? Una vez que sabes lo lejos que está, aprender todo lo demás es mucho más fácil de repente ”.
Cuando se trata de medir distancias en el espacio, los astrónomos han empleado muchos métodos. Para medir distancias a los planetas se ha logrado usar el radar, pero tiene sus limitaciones y avanzar más en el espacio significa un método menos directo. Aunque se ha demostrado que son asombrosamente precisos, todavía hay un factor de incertidumbre involucrado, uno que se expresa como un porcentaje. Por ejemplo, si fuera a medir la distancia desde un objeto a 200 millas de distancia hasta un valor verdadero de 2 millas, entonces habría medido con una precisión del 1%. Cosméticamente hablando, solo unos pocos cientos de estrellas y un puñado de cúmulos de estrellas están realmente lo suficientemente cerca como para que sus distancias se predigan con tanta precisión. Residen dentro de la Vía Láctea y están a solo unos miles de años luz de distancia. BOSS lo lleva al extremo ... sus medidas van mucho más allá de nuestros límites galácticos, más de un millón de veces más, y mapea el Universo con una precisión incomparable.
Gracias a estas nuevas mediciones de distancia de alta precisión, los astrónomos de BOSS están avanzando en el campo de la energía oscura. "Todavía no entendemos qué es la energía oscura", explicó Eisenstein, "pero podemos medir sus propiedades. Luego, comparamos esos valores con lo que esperamos que sean, dada nuestra comprensión actual del universo. Cuanto mejores sean nuestras mediciones, más podremos aprender ”.
¿Cómo se hace? Lograr una medición del uno por ciento a seis mil millones de años luz no es tan fácil como medir un objeto del sistema solar, o incluso uno contenido dentro de nuestra galaxia. Ahí es donde entra en juego el BOSS. Es el más grande de los cuatro proyectos que componen el Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), y fue construido para aprovechar esta técnica: medir las llamadas "oscilaciones acústicas bariónicas" (BAO), ondas periódicas sutiles en La distribución de galaxias en el cosmos. Estas ondas son la firma de las ondas de presión que una vez cruzaron el Universo temprano en un momento en que las cosas eran tan calientes y densas que los fotones marchaban junto con los bariones, lo que crea los núcleos de los átomos. Dado que se conoce el tamaño de la onda, ese tamaño ahora se puede medir mapeando galaxias.
"Con estas mediciones de galaxias, la naturaleza nos ha dado una hermosa regla", dijo Ashley Ross, astrónoma de la Universidad de Portsmouth. “La regla tiene una longitud de medio billón de años luz, por lo que podemos usarla para medir distancias con precisión, incluso desde muy lejos.
Utilizando su instrumentación especializada que puede realizar mediciones detalladas de mil galaxias a la vez, BOSS asumió un gran desafío: mapear la ubicación de más de un millón de galaxias. "En una noche despejada, cuando todo va perfectamente, podemos agregar más de 8000 galaxias y cuásares al mapa", dijo Kaike Pan, quien dirige el equipo de observadores en el Telescopio de 2.5 metros Sloan Foundation del SDSS-III en el Observatorio Apache Point en Nuevo Mexico.
Aunque el equipo de investigación de BOSS presentó sus primeros mapas de galaxias y comenzó a medir BAO hace un año, estos nuevos datos cubren el doble de territorio y ofrecen una medición aún más precisa, incluidas las de las galaxias cercanas. "Hacer estas mediciones a dos distancias diferentes nos permite ver cómo la expansión del universo ha cambiado con el tiempo, lo que nos ayudará a entender por qué se está acelerando", explicó la astrónoma de la Universidad de Portsmouth, Rita Tojeiro, quien copreside el cúmulo de galaxias BOSS grupo de trabajo junto con Jeremy Tinker de la Universidad de Nueva York.
También está haciendo un estudio similar Mariana Vargas-Magana, investigadora postdoctoral en la Universidad Carnegie Mellon. Para permitir aún más precisión, está investigando cualquier efecto sutil que pueda influir en las mediciones de BOSS. "Cuando intentas alcanzar el uno por ciento, tienes que ser paranoico acerca de todo lo que podría salir incluso un poco mal", dijo Vargas-Magana; por ejemplo, pequeñas diferencias en la forma en que se identificaron las galaxias podrían haber arrojado toda la medida de su distribución, por lo que diferentes partes del cielo tuvieron que ser revisadas cuidadosamente. “Afortunadamente”, dijo Vargas-Magana, “hay muchas personas cuidadosas en nuestro equipo para verificar nuestras suposiciones. Para cuando todos estén satisfechos, estamos seguros de que no nos perdimos nada ".
A partir del presente, estos nuevos hallazgos de BOSS parecerían ser consistentes con lo que consideramos una forma de energía oscura, una constante que se encuentra a lo largo de la historia del Universo. Según el comunicado de prensa, esta "constante cosmológica" es uno de los seis números necesarios para crear un modelo que coincida con la escala y la estructura del Universo. Schlegel compara este modelo de seis números con un panel de vidrio, que está fijado en su lugar por tornillos que representan diferentes medidas de la historia del Universo. "BOSS ahora tiene uno de los pernos más ajustados, y solo le dimos otra media vuelta", dijo Schlegel. "Cada vez que aumenta la tensión y el cristal no se rompe, eso es un éxito del modelo".
Fuente original de la historia: Lanzamiento de noticias Sloan Digital Sky Survey III. Para más información: Comunicado de prensa del Instituto Max Planck.
