lunes, 7 de abril de 2014

CON PRECISIÓN SE MIDE EXPANSIÓN DEL UNIVERSO


Ilustración por Zosia Rostomian, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Andreu Font-Ribera, Jefe de equipo de Lyman-álfa. Laboratorio Berkeley
Astrónomos del Sloan Digital Sky Survey han utilizado 140.000 cuásares distantes, para medir la velocidad de expansión del Universo cuando era sólo una cuarta parte de su edad actual. Esta es la mejor medida de la tasa de expansión de cualquier época en los últimos 13 billones de años.
El Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), el mayor componente de la tercera generación de los Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III), ha sido pionero en la técnica de medición de la estructura del Universo joven mediante la utilización de los cuásares, que permitió mapear la distribución del gas de hidrógeno intergaláctico. Las nuevas observaciones de BOSS de esta estructura fueron presentadas hoy en la reunión correspondiente al presente mes de abril 2014, de la Sociedad Americana de Física en Savannah, GA. Estos últimos resultados combinan dos métodos diferentes en el uso de los cuásares y del gas intergaláctico para medir la velocidad de expansión del Universo.
A lo largo de la historia, esta tasa ha cambiado, los científicos pensaban que, con el tiempo, la fuerza de gravedad puede hacer que se desacelere; pero en los últimos 6 millones de años, de hecho se ha acelerado. Los científicos creen que la energía oscura es la causa de esta misteriosa aceleración. Midiendo los cambios en la tasa de expansión del universo en el tiempo, ha sido clave para entender su causa.
“Al sondear el universo cuando era sólo una parte de su edad actual,  BOSS ha colocado una fundamental ancla para compararla con las mediciones de expansión más recientes, como si la energía oscura se lo hubiera apoderado”, dice Timothée Delubac del Centre de Saclay en Francia y EPFL de Suiza, quien dirigió el segundo equipo de análisis de BOSS y que cooperaron para hacer la medición mediante la entrada en los patrones, del gas de hidrógeno, permitiendo medir la distribución  de la masa del Universo joven. El otro equipo, dirigido por Andreu Font-Ribera del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, comparó la distribución de cuásares con la distribución de gas de hidrogeno para medir distancias. Juntos, los dos análisis establecieron que hace 10,8 mil millones de años el Universo se estaba expandiendo un 1% cada 44 millones de años.
Andreu Font-Ribera en su primer análisis comparó, junto a sus colaboradores, la distribución de los cuásares con la distribución de gas de hidrógeno para medir las distancias en el Universo, comenta: “Si miramos al Universo hacia sus comienzos, cuando las galaxias estaban tres veces más cerca de lo que están hoy en día, nos gustaría ver un par de galaxias a la deriva, separadas sólo por un millón de años-luz a una velocidad de 68 kilómetros por segundo, veríamos como se expande el Universo”.
El gas de hidrogeno se distribuye a través del Universo en un patrón ondulado; cuando la luz de los distantes cuásares atraviesan el Universo, los parches más densos de gas hidrógeno absorben parte de la misma en una longitud de onda característica. A medida que el Universo se expande, la luz que viaja a través de él se estira, y cada parche de gas de hidrógeno posterior deja su marca de absorción en una longitud de onda diferente. Así es que cuando la luz llega a la Tierra, los astrónomos observan su espectro para encontrar las firmas de los parches de gas de hidrógeno que encontró en su camino.
BOSS determina la tasa de expansión en un momento dado del Universo, mediante la medición del tamaño de las Oscilaciones Acústicas de los Bariones (Baryon Acoustic Oscillations – BAO - en inglés), que son una firma impresa en la forma de cómo la materia se distribuye, dando como resultado las ondas de sonidos en el Universo temprano. Esta huella es visible en la distribución de las galaxias, cuásares y del hidrógeno intergaláctico en todo el cosmos.
“Hace tres años, que BOSS utilizó 14.000 cuásares para demostrar que podríamos hacer los mayores mapas en 3D del Universo”. Dice Davis Schiegel del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley e investigador principal del BOSS y comenta que: “Hace 2 años, con 48.000 cuásares lo primero que detectamos en estos mapas, fueron oscilaciones acústicas de bariones; ahora, con más de 140.000 cuásares, hemos efectuado medidas mucho más precisas de BAO”.
A medida que la luz de un cuásar distante pasa e interviene el  gas hidrógeno distribuido por todo el Universo, los parches de mayor densidad absorben más luz. Cada parche de absorción absorbe la luz a partir del espectro del cuásar en una longitud de onda característica del hidrógeno neutro. Como se expande el Universo, el espectro del quásar está extendido, y cada parche posterior deja su marca de absorción a una longitud de onda relativa diferente. El espectro del quásar se observa finalmente en la Tierra por BOSS, y contiene las firmas de todos los parches encontrados por la luz del quásar. Los astrónomos miden entonces a partir del espectro del quásar lo mucho que el Universo se ha expandido, ya que la luz pasa a través de cada parche de hidrógeno.   Con bastantes buenos espectros de cuásares, lo suficientemente juntos, la posición de las nubes de gas se puede mapear en tres dimensiones. BOSS determina la tasa de expansión mediante el uso de estos mapas para medir el tamaño del patrón BAO en diferentes épocas del tiempo cósmico. Estas nuevas mediciones proporcionan datos clave para los astrónomos que buscan la naturaleza de la energía oscura postulado que ella es la que  impulsa el aumento de la tasa de expansión del Universo. David Schlegel comenta que cuando BOSS estaba en curso, primero sugirieron medidas de precisión que utilizan cuásares y el bosque Lyman-alfa, pero "Algunos de nosotros tuvieron miedo que no funcionaría. Estábamos equivocados. Nuestras mediciones de precisión incluso fueron mejores de lo que esperábamos con  optimismo”.
El trabajo investigativo se encuentra en el comunicado de prensa de Sloan Digital Sky Survey y en Symmetry (Dimensiones de la física de partículas).

Fuente: Symmetry / Interactions.org - / Traducción libre de SOCA