Una nueva porción de cielo para explorar el sector oscuro del Universo
Por: Universidad de Chicago, vía EurekAlert.
04 de diciembre de 2025
La cámara de energía oscura contiene 62 sensores CCD ultrasensibles y permite obtener imágenes del Universo con una profundidad sin precedentes. Crédito de la imagen: DOE/FNAL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA.
En el modelo cosmológico estándar, la mayor parte del Universo es invisible: un 95% combinado está compuesto de materia oscura y energía oscura. La composición exacta de estos componentes oscuros sigue siendo un misterio, pero tienen un impacto tremendo en nuestro Universo, ya que la materia oscura ejerce una atracción gravitatoria y la energía oscura impulsa la expansión acelerada del Universo. El conocimiento científico sobre la materia oscura y la energía oscura proviene de la observación de sus efectos en el Universo visible.
Astrofísicos de la Universidad de Chicago midieron estos efectos en una nueva porción del cielo para iluminar el cosmos invisible. De 2013 a 2019, el Dark Energy Survey (DES) recopiló datos utilizando la Cámara de Energía Oscura (DECam), instalada en el Telescopio Blanco de 4 metros del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, y ha medido y calibrado las formas de más de 150 millones de galaxias en 5000 grados cuadrados (aproximadamente una octava parte del cielo). Estas observaciones ayudan a refinar nuestra comprensión de la distribución de la masa del Universo y las propiedades de la energía oscura.
En particular, los datos del DES han sido importantes para comprender uno de los principales problemas que ha surgido recientemente en el modelo cosmológico principal, el modelo Lambda-CDM (LCDM). Parece haber inconsistencias entre las mediciones del universo cercano, derivadas de estudios de galaxias como el DES, y las del universo primitivo, derivadas del fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación residual del Big Bang. Si bien DECam se utilizó para recopilar una enorme cantidad de datos para DES, también observó grandes porciones del cielo fuera de la región DES.
En un trabajo descrito en un nuevo conjunto de artículos publicados en el Open Journal of Astrophysics, un equipo de astrofísicos de la Universidad de Chicago prácticamente duplicó el número de galaxias con formas medidas utilizando datos de DECam que cubren miles de grados cuadrados del cielo fuera de la huella de DES. Al analizar los datos extendidos, que originalmente no estaban destinados a estudios de lentes débiles, el equipo puede examinar de forma independiente las inconsistencias previamente observadas en LCDM.
El efecto de lente gravitacional, la curvatura de la luz por objetos masivos, es un método clave utilizado para investigar la cantidad de masa y su distribución en el universo, obteniendo así información sobre las interacciones entre la materia oscura, la materia ordinaria y la energía oscura, explicó Chihway Chang, profesor asociado de Astronomía y Astrofísica y director del proyecto de cizallamiento cósmico de lente débil Dark Energy Camera All Data Everywhere (DECADE).
“Las mediciones de lente débil son las más eficaces para investigar la 'aglomeración' de la materia. Cuantificar esta aglomeración arroja luz sobre el origen y la evolución de estructuras como las galaxias y los cúmulos de galaxias. Esto es similar a medir la distribución de las personas (la materia) que viven en una región y usarla para comprender características como la topografía del paisaje o la ubicación o antigüedad de las zonas urbanas (factores que influyen en el origen y la evolución de las estructuras)”, afirmó Dhayaa Anbajagane, estudiante de doctorado en Astronomía y Astrofísica, analista principal y primera autora de la serie de artículos DECADE.
Para este proyecto, el equipo midió las formas de más de 100 millones de galaxias. También midieron sus distancias determinando cuánto se ha desplazado la luz de una galaxia hacia el extremo rojo del espectro luminoso (corrimiento al rojo), lo que indica la velocidad a la que se aleja. A partir de esta medición, pueden calcular la distancia a la Tierra. Utilizando estas formas y distancias, el equipo ajustó el modelo LCDM a los datos. Este es el modelo cosmológico estándar ampliamente aceptado para explicar las observaciones del universo, con componentes relacionados con la energía oscura, la materia oscura, la materia ordinaria, los neutrinos y la radiación.
El proyecto DECADE verifica de forma independiente la coherencia entre las mediciones del CMB y de la lente débil en una zona del cielo completamente diferente, pero de tamaño similar, obtenidas por DES. Sin embargo, este resultado no era un hecho al inicio del proyecto, señala Alex Drlica-Wagner, científico del Fermilab y profesor asociado de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago, quien dirigió la campaña de observación de DECADE.
El proyecto DECADE es único, ya que reutiliza datos de archivo (imágenes tomadas originalmente por la comunidad astronómica para una amplia variedad de objetivos científicos, desde el estudio de galaxias enanas hasta estrellas y cúmulos de galaxias distantes) y utiliza criterios mucho más permisivos para la calidad de las imágenes. Nuestro trabajo demuestra que se pueden realizar análisis robustos de lentes incluso sin campañas de imágenes dedicadas a este tipo de lentes.
Fuente:
https://www.eurekalert.org/news-releases/1108575