Hubble confirma la aceleración cósmica con galaxias distorsionadas

Distribución de masa en COSMOS

Un análisis exhaustivo de galaxias distorsionadas procedente del estudio cósmico más ambicioso jamás llevado a cabo por el Telescopio Espacial Hubble, ha confirmado la misteriosa aceleración cósmica. También ha proporcionado el equivalente a un mapa 3D de parte del universo.

Un grupo de astrónomos liderados por Tim Schrabback del Observatorio Leiden, llevaron a cabo un estudio intensivo de más de 446 000 galaxias dentro del campo del Estudio de Evolución Cosmologica (COSMOS). COSMOS es el mayor estudio llevado a cabo con Hubble, el cual fotografió 575 vistas ligeramente solapadas de la misma parte del universo usando su Cámara Avanzada para Estudios. En total, el estudio necesitó casi 1000 horas de observaciones.

Además de los datos de Hubble, los investigadores usaron observaciones desde tierra para asignar distancias a 194 000 de las galaxias. “El enorme número de galaxias incluidas en este tipo de análisis no tiene precedente, pero es más importante la riqueza de información que pudimos obtener sobre las estructuras invisibles del universo a partir de este excepcional conjunto de datos”, dice el miembro del equipo Patrick Simon de la Universidad de Edimburgo.

De acuerdo con la teoría, el universo invisible consta de materia oscura y energía oscura. No se sabe qué las componen; aunque los astrónomos creen que existen debido a sus efectos sobre el movimiento de los objetos celestes. La materia oscura contribuye dando más fuerza gravitatoria al universo a escalas menores, mientras que la energía oscura resiste la gravedad a escalas mayores.

En el nuevo análisis, los astrónomos ‘pesaron’ la distribución de materia a gran escala en el espacio. Esta información se codificó en las distorsionadas formas de galaxias lejanas, un fenómeno conocido como ‘lente gravitatoria débil’. Los nuevos algoritmos del equipo mejoran el método estándar para medir las formas de las galaxias con una precisión sin precedentes.

El meticuloso detalle y escala del estudio ha confirmado que el universo está acelerado por un componente misterioso adicional: la energía oscura. Existen sólo un puñado de tales confirmaciones independientes. “La energía oscura afecta a nuestras medidas por dos razones. La primera, cuando está presente, los cúmulos galácticos crecen más lentamente. Segundo, cambia la forma en que se expande el universo, llevando a galaxias más lejanas a ser ampliadas en las lentes gravitatorias más eficientemente. Nuestro análisis es sensible a ambos efectos”, dice el miembro del equipo Benjamin Joachimi, de la Universidad de Bonn.

Este estudio lleva a un mapa más claro de esta parte del universo. “Con información más detallada sobre las distancias de las galaxias, podemos medir la distribución de materia entre ellas y nosotros más precisamente”, dice el miembro del equipo Jan Hartlap, de la Universidad de Bonn.

“Antes, la mayor parte de los estudios se realizaban en 2D, como una radiagrafía de pecho. Nuestro estudio es más una reconstrucción en 3D del esqueleto a partir de un TAC”, dice William High de la Universidad de Harvard, otro miembro del equipo.

Los astrónomos eligieron específicamente el estudio COSMOS debido a que se cree que es una muestra representativa del universo. Los resultados se publicarán en un próximo ejemplar de la revista Astronomy and Astrophysics. Los astrónomos algún día estarán contentos de aplicar estas técnicas a áreas del cielo más amplias, formando un cuadro más claro de lo que verdaderamente hay allí fuera.


Fecha Original: 25 de marzo de 2010
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Comments (10)

  1. Sagutxo

    Imagen del estudio contra dos simulaciones.

    http://esamultimedia.esa.int/images/hubble/heic1005b_H1.jpg

    SalU2

  2. ¿Porqué el corrimiento al rojo se interpreta como una señal de la expansión del uiverso y no como pérdida de energía de los fotones al viajar?

  3. Sagutxo

    Es lo mismo. Ley de Plank:

    E = hf, donde E es energía, h la constante de Plank y f la frecuencia.

    Un fotón con una E determinada es emitido con una frecuencia f. Al expandirse el espacio-tiempo, aumenta su longitud de onda (Doppler), lo que conocemos popularmente como corrimiento al rojo, y por tanto disminuye su frecuencia, con lo cual su E es menor.

    Corrimiento al rojo = aumento de longitud de onda = disminución de la frecuencia = pérdida de energía.

    SalU2

  4. Jurl

    Entiendo que quiere decir RDC como una pérdida “a mayores” de la ley Doppler ordinaria. Pero sí, podría haber muchos efectos desconocidos. En la atmósfera tenemos la dispersión Rayleigh que hace que tengamos mañanas y puestas de sol carentes de azules casi xD. No es nada descabellado suponer mecanismos similares a escalas astronómicas. Miles de millones de años-luz son distancias la mar de respetables…

  5. Exacto, Jurl.

    Sagutxo. Ya me sé la formula de la pérdida de energía del fotón ;) . Lo que quiero decir es que, sabemos que la luz pierde energía al viajar, pero relamente eso es “debido” a la expansión del Universo ¿No puede ser por otras causas?

    Es como en el caso de la gravedad. Sabemos que una piedra cae, en la tierra, a una aceleración de 9.8 m/s2 pq así lo hemos experimentado un montón de veces. ¿Pero cual esla causa? ¿acaso una fuerza que envuelve los cuerpos y los tira para su centro de gravedad como decía Newton? ¿O acaso una deformación espacio-temporal, como decía Einstein? ¿O acaso se debe a una cuestión entrópica como se ha comentado no hace mucho?

    Galileo, por ejemplo, consideraba absurdo buscar las causas de los movimientos.

    Saludos.

  6. podria darse el caso de la perdida de energia fotonica al pasar por nubes densas que esten a su paso?

  7. Sagutxo

    La dispersión atmosférica (esos naranjas tan bonitos de ciertos atardeceres) es una fenómeno muy diferente al corrimiento al rojo cosmológico y fácilmente distinguible de forma experimental.

    En la luz dispersada por efecto de sólidos en suspensión (polvo) no hay corrimiento de las líneas espectrales. En el corrimiento al rojo cosmológico si, y es precisamente ese corrimiento el que nos indica la v relativa de la fuente emisora respecto a nosotros. Las líneas espectrales son reconocibles, pero han cambiado de posición, hacia longitudes de onda mayores (al rojo) si la fuente se aleja y hacia longitudes de onda menores (al azul) si se acerca.

    No cabe duda por tanto de que, cuando se analiza la luz de un objeto distante y se encuentra desplazada hacia el rojo, tal objeto se aleja de nosotros. Cuando se hace este análisis a las galaxias del Universo visible, se constata que todas se alejan de nosotros. Despreciando pequeños efectos por v relativas, la velocidad media de recesión es proporcional a su distancia; cuanto más lejos está, más rápido se aleja. Esta uniformidad, este patrón, no sucedería si el corrimiento al rojo fuera causado por efectos locales, lo cual nos daría valores de desplazamiento al rojo sin patrones definidos, mucho más hetereogéneos.

    La conclusión es clara; dado que no estamos en el centro de ninguna explosión (vivimos en un lugar del Universo equiparable a cualquier otra) lo que estamos viendo es la expansión del tejido del espacio-tiempo. Esto, unido a otras pruebas como el fondo cósmico de microondas y un largo etcétera, nos hacen pesar que la Teoría del Big Bang es, en lo esencial, correcta.

    Hay hipótesis alternativas, como la luz cansada y otras que implican MOND, pero en el mismo blog de Kanijo (y en el de Lubos Motl) hace poco se podía leer una serie de mediciones de la e y el t de llegada de fotones procedentes de una supernova que desmentían algunas predicciones hechas por estas teorías alternativas. O el mismo artículo que estamos comentando, hay una cantidad abrumadora a favor. Quiero recordar que el modelo de Universo en expansión está apoyado no sólo por el desplazamiento al rojo, sino por otros datos observacionales que concuerdan con el modelo, pero que no pueden ser explicados por algunas de las teorías alternativas.

    En resumen: los resultados empíricos, hoy por hoy, concuerdan mucho mejor con el modelo de un Universo en expansión que con otras alternativas, incluso a pesar de no ser un modelo perfecto. Como decía Joe Brown: “nadie es perfecto”. :D

    Tengo en cuenta las objecciones aparecidas por mediciones del corrimiento dispares en algunos objetos. Para el que quiera informarse, tenéis un magnífico resumen en esta página de la Universidad de Alabama, que hará las delicias de Jurl :D :

    http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/arp.html

    En definitiva, RDC, ¿qué otras causas crees tú que puedan estar detrás del corrimiento al rojo cósmico? Coméntalas, a no ser que pienses como Galileo respecto al movimiento. ;-) Y tú Jurl, ¿qué tal si nos ilustras con detalle las objecciones de Arp?

    SalU2

  8. Entiendo que el corrimiento hacia el rojo es evidencia de la expansión por 1) Aumenta con la distancia y 2) Es igual en cualquier dirección. Entiendo que haya un límite en el que el corrimiento es tan intenso que ya no vemos la luz, y ese es el horizonte de nuestro universo. Más allá de este punto el espacio se separa a una velocidad más rápida que la luz y no tenemos manera de saber que está pasando.
    Bien, eso lo entiendo. Y cuando se decía que el universo estaba desacelerando su expansión debido a la gravedad y que todo terminaría con la muerte térmica (o alternativamente en una singularidad), también lo entiendo. Lo que no entiendo es por qué la expansión se está acelerando. ¿Significa esto que se está creando espacio continuamente? ¿O quizá que hay una quinta fuerza que actúe a nivel de “universos” estirándolos? ¿Nos ofrece alguna explicación la cosmología actual? Agradecería me despejaran mis dudas.

  9. Hola Sagutxo…
    me preguntas cual creo yoq ue es la causa. Bueno, Edwin dice que el corrimiento al rojo se debe a la expansión del universo porque aumenta con la distancia y porque es igual en cualquier dirección.

    Bueno, lo que a mi me sorprendería sería que la luz no perdiese o disipase energía al viajar por el espacio; eso significaría que lo hace de gratis. Es cierto que, con la distancia, un ‘haz’ de luz pierde intensidad o sea, pierde una cantidad de fotones. Y de este modo el ‘haz de luz’, con la distancia, se vuelve más tenue. Pero el fotón también debería perder energía al viajar; y parece ser que sólo puede perder energía corriendo al rojo.

    En cierta forma, la ley de Hubble dice que a mayor distancia mayor es el corrimiento al rojo, de la misma forma que al caer una piedra en un estanque, las olas que produce este choque serán mayores en las orillas más cercanas al choque y menores en las orillas más lejanas, puesto que la hola habrá perdido fuerza. La constante de Hubble sirve para dar contenido a la proporción.

    Bien, yo entiendo que los cuerpos astronómicos realmente estarían alejándose de nosotros si apreciáramos, no un corrimiento al rojo, sino un aumento del corrimiento al rojo. Es decir, miro a una galaxia que esta a 1000 años luz de aquí. Deduzco su distancia por el corrimiento al rojo que veo y aplicando la Ley de Hubble. Entonces, en verdad podría deducir que ahí hay un desplazamiento si al volver a medir esta misma galaxia su corrimiento al rojo fuera mayor que antes.

    Yo no sé si esto se hace, pero creo que no ya que la velocidad de expansión se saca de la distancia del objeto con nosotros (que se ha deducido, sólo, a través del corrimiento al rojo medido en un instante concreto) y la cte de Hubble.

    Por tanto, creo que la velocidad de expansión se saca de una mala operación.

    saludos.

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