Científicos dicen que han determinado la cantidad total de materia en el universo

Física

Las cosas que componen nuestro Universo son difíciles de medir, por decirlo de algún modo. Sabemos que la mayor parte de la densidad de materia y energía del Universo consiste en energía oscura, la misteriosa fuerza desconocida que impulsa la expansión del Universo. Y sabemos que el resto es materia, tanto normal como oscura.

Averiguar con precisión las proporciones de estos tres es un desafío, pero los investigadores ahora dicen que han realizado una de las mediciones más precisas hasta ahora para determinar la proporción de materia.

Según sus cálculos, la materia normal y la materia oscura combinadas constituyen el 31,5 por ciento de la densidad materia-energía del Universo. El 68,5 por ciento restante es energía oscura.

“Para poner esa cantidad de materia en contexto, si toda la materia del Universo se distribuyera uniformemente por el espacio, correspondería a una densidad de masa promedio igual a sólo unos seis átomos de hidrógeno por metro cúbico”, dijo el astrónomo Mohamed Abdullah de la Universidad de California, Riverside y el Instituto Nacional de Investigación de Astronomía y Geofísica en Egipto.

“Sin embargo, dado que sabemos que el 80% de la materia es en realidad materia oscura, en realidad, la mayor parte de esta materia no consiste en átomos de hidrógeno, sino en un tipo de materia que los cosmólogos aún no comprenden”.

Comprender la energía oscura es realmente crucial para nuestra comprensión del Universo. No sabemos qué es exactamente, la ‘oscuridad’ en el nombre se refiere a ese misterio, pero parece ser la fuerza que impulsa la expansión del universo, cuya velocidad ha demostrado ser increíblemente difícil de reducir más allá. un cierto punto.

Una vez que tengamos una mejor comprensión de la tasa de expansión, eso mejorará nuestra comprensión de la evolución del Universo en su conjunto. Por lo tanto, restringir las propiedades de la energía oscura es una empresa bastante importante para la cosmología en general, y hay varias formas de hacerlo.

Abdullah y su equipo emplearon un método basado en la forma en que las cosas se mueven en los cúmulos de galaxias: grupos de hasta miles de galaxias unidas gravitacionalmente.

Generalmente, los cúmulos de galaxias son una buena herramienta para medir la materia en el Universo. Eso es porque están formados por materia que se ha unido durante la vida del Universo, alrededor de 13,8 mil millones de años, bajo la gravedad.

La cantidad de grupos que podemos observar en un volumen de espacio es muy sensible a la cantidad de materia, por lo que contarlos puede dar una medida razonable. Pero, de nuevo, esa no es una tarea sencilla.

“Un mayor porcentaje de materia resultaría en más grupos”, dijo Abdullah.

“El desafío de los ‘Ricitos de oro’ para nuestro equipo fue medir la cantidad de cúmulos y luego determinar qué respuesta era ‘la correcta’. Pero es difícil medir la masa de cualquier cúmulo de galaxias con precisión porque la mayor parte de la materia es oscura, por lo que no podemos verla con telescopios”.

El equipo encontró una forma de solucionar este problema con una técnica llamada GalWeight. Utiliza las órbitas de las galaxias dentro y alrededor de un cúmulo para determinar qué galaxias pertenecen realmente a un cúmulo dado y cuáles no, con más del 98% de precisión. Esto, dijeron, proporciona un censo más preciso de ese grupo, lo que a su vez conduce a un cálculo de masa más preciso.

“Una gran ventaja de usar nuestra técnica de órbita galáctica GalWeight fue que nuestro equipo pudo determinar una masa para cada cúmulo individualmente en lugar de depender de métodos estadísticos más indirectos”, explicó el astrónomo Anatoly Klypin de la Universidad Estatal de Nuevo México.

El equipo aplicó su técnica a las observaciones recopiladas por Sloan Digital Sky Survey y creó un catálogo de cúmulos de galaxias. Estos cúmulos se compararon luego con simulaciones numéricas de galaxias para calcular la cantidad total de materia en el universo.

El resultado del equipo (31,5% de materia y 68,5% de energía oscura) está muy de acuerdo con otras mediciones de la densidad de materia y energía del universo.

“Hemos logrado hacer una de las mediciones más precisas jamás realizadas utilizando la técnica de cúmulos de galaxias”, dijo la astrónoma Gillian Wilson de UC Riverside.

“Además, este es el primer uso de la técnica de la órbita galáctica que ha obtenido un valor acorde con los obtenidos por equipos que utilizaron técnicas no agrupadas como anisotropías de fondo de microondas cósmicas, oscilaciones acústicas bariónicas, supernovas de tipo Ia o lentes gravitacionales”.

Este resultado, dice el equipo, demuestra que GalWeight podría resultar una herramienta muy útil para continuar investigando y restringiendo las propiedades cosmológicas del Universo.

Este artículo es una traducción de otro publicado en Science Alert. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.

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