El Dark Energy Survey publica la mesura més precisa de l'estructura de la matèria fosca a l'univers

  • El nou resultat competeix en precisió amb les mesures de la radiació de fons de microones i confirma que la matèria fosca i l'energia fosca formen la major part del cosmos.
  • Investigadors del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT , l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC) , l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) i l'Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) participen en el resultat.

Barcelona, 3 d'agost de 2017

Imagineu-vos plantar una llavor i ser capaços de predir amb gran precisió l'alçada exacta de l'arbre que creixerà d'ella. Imagineu-vos poder viatjar cap al futur i fer una fotografia que demostri que la vostra predicció era encertada.

Si prenem la llavor com l'univers primitiu, i l'arbre com l'univers actual, podem fer-nos una idea del que acaba de fer la col·laboració Dark Energy Survey (DES). En una presentació que tindrà lloc avui a la reunió de l'American Physical Society Division of Particles and Fields al Fermi National Accelerator Laboratory, a prop de Chicago, investigadors de DES mostraran la mesura més precisa mai feta de l'estructura a gran escala de l'univers actual. Els resultats també es presentaran el divendres 4 d'agost al matí al Centro de Ciencias Pedro Pascual de Benasque, on el director del projecte DES, el Prof. Joshua Frieman, juntament amb altres investigadors de la col·laboració, tant espanyols com estrangers, i altres científics, assisteixen a una reunió internacional per discutir els últims resultats en les mesures del cosmos i la seva interpretació teòrica.

Aquestes mesures de la quantitat i distribució de matèria fosca en el cosmos actual s'han fet amb una precisió que, per primera vegada, rivalitza amb les mesures de l'univers primitiu fetes per la missió espacial Planck de l'Agència Espacial Europea (ESA). El nou resultat de DES (l'arbre en la metàfora anterior) és proper a les "prediccions" per l'univers actual fetes a partir de mesures de Planck del passat llunyà (la llavor). Els nous resultats permeten als científics entendre millor la manera en què l'univers ha evolucionat al llarg de més de 14 mil milions d'anys.

"Per un costat és emocionant poder confirmar les prediccions del model estàndard i aportar els resultats més precisos sobre el ritme de creixement d'estructures còsmiques", ha declarat Enrique Gaztañaga, investigador principal a l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC). "Però encara no hem trobat una pista definitiva de per què l'univers s'accelera".

El més notable és que aquest resultat dóna suport a la teoria que el 26 per cent de l'univers es compon d'una forma misteriosa de matèria, coneguda com a matèria fosca, i que l'espai està ple d'una energia fosca, també invisible, que està causant l'expansió accelerada de l'univers i representa el 70 per cent de la seva composició. L'energia fosca, en la seva forma més simple, va ser plantejada com a hipòtesi per primera vegada per Albert Einstein fa justament un segle.

Explorant 14 mil milions d'anys d'història còsmica

Paradoxalment, és més fàcil mesurar la distribució de matèria de l'univers en un passat llunyà que mesurar-la avui. En els primers 400.000 anys després del Big Bang, l'univers estava ple d'un gas incandescent, la llum del qual ha sobreviscut fins als nostres dies. El mapa de Planck d'aquesta radiació còsmica de fons de microones ens dóna una instantània de l'univers en aquella època primerenca. Des de llavors, per un costat, la gravetat de la matèria fosca ha atret la massa i ha fet que es formin estructures en l'univers al llarg del temps. Per altra banda, l'energia fosca, amb el seu efecte repulsiu, ha estat combatent l'atracció de la matèria. Fent servir el mapa de Planck com a punt de partida, els cosmòlegs poden calcular amb precisió com s'ha desenvolupat aquesta batalla entre matèria i energia fosques al llarg de més de 14.000 milions d'anys.

"Amb aquestes fantàstiques mesures, DES està començant a mostrar l'enorme capacitat que té per produir resultats que suposen un avenç important en la nostra comprensió de l'univers. Els pròxims anys ens poden oferir sorpreses sobre el costat fosc de l'univers", ha dit Eusebio Sánchez, l'investigador responsable del projecte al CIEMAT.

Cosmologia observacional de gran precisió

L'instrument principal de DES és la Dark Energy Camera que, amb 570 megapíxels, és una de les càmeres astronòmiques més potents existents en l'actualitat, capaç de capturar imatges digitals de galàxies a vuit mil milions d'anys llum de la Terra. La càmera es va construir i provar a Fermilab, el laboratori principal del Dark Energy Survey, i els grups espanyols a la col·laboració van contribuir decisivament a la seva construcció, ja que van ser responsables del disseny, fabricació i verificació del sistema electrònic complet, així com del sistema de guiat del telescopi. Els investigadors de DES estan fent servir la càmera durant cinc anys per estudiar una vuitena part del cel amb un detall sense precedents. El cinquè any d'observació començarà a mitjans d'agost.

"És un plaer veure com comencen a arribar els resultats d'un projecte en què els grups espanyols ens vam involucrar des del principi, ja fa 12 anys, i on hem fet contribucions molt rellevants", ha declarat Ramon Miquel, investigador principal de DES a l'IFAE a Barcelona.

Els nous resultats publicats avui es basen únicament en dades recollides durant el primer any d'observació i abasten una trentena part del cel. Els científics de DES van utilitzar dos mètodes per mesurar la matèria fosca. Primer, van crear mapes de posicions de galàxies, i segon, van mesurar amb precisió les formes de 26 milions de galàxies llunyanes per cartografiar directament els patrons de matèria fosca al llarg de milers de milions d'anys de llum, utilitzant una tècnica anomenada lent gravitacional.

Per realitzar aquestes mesures de gran precisió, l'equip de DES ha desenvolupat noves tècniques per detectar les diminutes distorsions que les lents gravitacionals produeixen en les imatges que s'obtenen de les galàxies llunyanes, un efecte que ni tan sols és visible a l'ull humà. Les noves tècniques fan possible un avanç revolucionari en la comprensió d'aquests senyals còsmics. En el procés, es va crear el mapa més gran mai fet de la matèria fosca en el cosmos (vegeu imatge). El nou mapa de matèria fosca és deu vegades més gran que el que la mateixa col·laboració DES va publicar el 2015, i serà finalment tres vegades més gran del que és ara quan s'incloguin totes les dades dels cinc anys d'observació.

Investigadors de l'IFAE han liderat una de les tècniques utilitzades en aquestes mesures, la qual correlaciona entre si les posicions de les galàxies properes amb les formes de les galàxies llunyanes, contribuint a l'enorme precisió aconseguida. "Amb les mesures que hem fet, hem contribuït a entendre millor la relació que hi ha entre les galàxies i la matèria fosca, que és un element crucial per fer aquesta anàlisi cosmològica", ha comentat Judit Prat, estudiant de doctorat a l'IFAE i primera autora d'un dels articles que es faran públics avui. L'IEEC-CSIC ha participat en la creació de mapes de matèria fosca, les simulacions i l'estudi d'agrupament de galàxies. L'IFT-UAM / CSIC ha construït catàlegs sintètics per a l'estudi d'errors sistemàtics i les matrius de covariància. El CIEMAT també ha contribuït a la construcció dels catàlegs de galàxies i a l'estudi de l'agrupament d'aquestes. Els quatre equips espanyols han tingut un paper clau dins de la col·laboració DES en la determinació de la distància a les galàxies, que és un element essencial per poder interpretar els resultats que avui es publiquen.

Persones de contacte:

IFAE
Dr. Ramon Miquel, Director de l'IFAE i Professor d'Investigació ICREA, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

IEEC-CSIC
Dr. Enrique Gaztañaga, Professor d'Investigació CSIC, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

CIEMAT
Dr. Eusebio Sánchez, Investigador Científic CIEMAT, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

IFT-UAM/CSIC
Dr. Juan García-Bellido, Professor UAM i membre de l'IFT, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Informació Adicional
Els resultats seran publicats el 3 d'agost a https://www.darkenergysurvey.org/des-year-1-cosmology-results-papers. La presentació dels resultats es durà a terme a les 17:00, hora de Chicago (00:00 de divendres, hora de Barcelona) i es transmetrà en directe a: http://vms.fnal.gov/asset/livevideo.

The Dark Energy Survey és una col·laboració de més de 400 científics de 26 institucions en set països. El seu instrument principal, la Dark Energy Camera, de 570 megapíxels, està muntada en el telescopi Blanco de 4 metres a l'Observatori Interamericà de Cerro Tololo del National Optical Astronomy Observatory a Xile, i les seves dades es processen al National Center for Supercomputing Applications d'Illinois a Urbana-Champaign. El d'Espanya va ser el primer grup internacional en unir-se als d'Estats Units per fundar el projecte DES, i hi participa a través de tres institucions, dues d'elles a Barcelona (l'Institut de Ciències de l'Espai, IEEC-CSIC, i l'Institut de Física d'Altes Energies, IFAE) i una a Madrid (el Centre d'Investigacions Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques, CIEMAT), a més de comptar amb investigadors de l'Instituto de Física Teórica, IFT (UAM-CSIC).

Peu d'Imatge

Mapa de la matèria fosca realitzada a partir de mesures de lent gravitacional de 26 milions de galàxies fetes pel Dark Energy Survey. El mapa cobreix aproximadament una trentena part de tot el cel i abasta milers de milions d'anys llum en extensió. Les regions vermelles tenen més matèria fosca que la mitjana; les regions blaves, menys. Crèdit de la imatge: Chihway Chang del Kavli Institute for Cosmological Physics de la Universidat de Chicago, i la col·laboració DES.

Enllaç a la imatge en alta reslució:
http://www.ifae.es/images/new_images/DES/DES%20year%20one%20mass%20map%20full%20.jpeg

Distribuït pel Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC), l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) i l'Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) en representació de la col·laboració DES.

We use own and third-party cookies to improve our services by analyzing your browsing habits. If you continue browsing, we will consider that you allow us to use them. You can change the settings or get more information on our "Cookies policy".

I accept cookies from this site.