Un estudio de rayos X del gran cielo podría aliviar la crisis que rodea la “aglomeración” del universo
Un nuevo análisis de cómo han evolucionado los cúmulos de galaxias a lo largo de los 13.800 millones de años de historia del universo podría ayudar a resolver la tensión de larga data que rodea la “aglomeración” del contenido de materia en nuestro universo. En el futuro, también podría ayudar a los científicos a resolver muchos otros misterios cósmicos.
Los primeros datos del All-Sky Survey of Cosmic de eROSITA
Estos resultados podrían ayudar a resolver la discrepancia entre las predicciones teóricas del Modelo Estándar de cosmología y las observaciones de un fósil cósmico nacido justo después del Big Bang llamado fondo cósmico de microondas (CMB). Actualmente, los dos no están de acuerdo sobre cuánta materia del universo está agrupada.
Esta anisotropía se conoce como tensión S8, ya que S8 es el parámetro que utilizan los científicos para medir la amplitud de las fluctuaciones de la materia en una escala de unos 26 millones de años luz. En otras palabras, el universo está enormemente agrupado.
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Si bien la inquietud del S8 puede no ser un problema tan prominente en cosmología como la “nerviosidad del Hubble”, que describe la variabilidad que los científicos ven en los cálculos de la tasa de expansión del universo, todavía es una tormenta que se avecina. Se ha sugerido que es posible que necesitemos encontrar una física completamente nueva para resolver el rompecabezas. Sin embargo, los nuevos datos de eROSITA ofrecen la esperanza de que el estrés del S8 pueda aliviarse sin medidas tan drásticas.
“EROSETA ha establecido ahora la medición de la evolución de los cúmulos como una herramienta para una cosmología precisa”, dijo en un informe Esraa Bulbul, científica principal del equipo de cosmología y EROSETA. declaración. “Los parámetros cosmológicos que medimos en los cúmulos de galaxias son consistentes con la tecnología CMB de última generación, lo que demuestra que el mismo patrón cosmológico persiste desde poco después del Big Bang hasta hoy”.
Resuelva una crisis global que se está gestando con eROSITA
El modelo estándar de cosmología, o “modelo Lambda de materia oscura fría (ΛCDM)”, sugiere que el universo inmediatamente después del Big Bang era un mar denso y caliente de fotones, o partículas de luz, electrones y protones libres.
Se cree que estos electrones tenían fotones dispersos infinitamente en ese momento, lo que significa que el universo era esencialmente opaco. Eso fue hasta unos 400.000 años después, cuando el universo se expandió y se enfrió lo suficiente como para permitir que los electrones y los protones se acercaran lo suficiente como para unirse y crear los primeros átomos de hidrógeno.
Durante esta era de reionización, de repente se permitió que los fotones viajaran y el universo se volvió transparente a la luz. Esta “primera luz” ahora llena el universo de manera bastante uniforme y se conoce como CMB, o “última superficie de dispersión”. Debido a que esta luz ha existido desde antes de que aparecieran las primeras estrellas y galaxias, el CMB es una herramienta excelente para rastrear cómo evolucionó el universo.
A medida que avanzaba el tiempo cósmico, los primeros átomos se fusionaron para formar las primeras nubes de gas, y luego las primeras estrellas, que se fusionaron en galaxias que a su vez se fusionaron en los primeros cúmulos de galaxias, dando lugar finalmente a algunas de las estructuras más grandes del universo conocido.
Las observaciones de estos cúmulos realizadas por eROSITA, el principal instrumento a bordo de la nave espacial ruso-alemana Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), muestran que la materia visible y la materia oscura constituyen el 29% de la densidad energética total del universo, lo que concuerda con las mediciones. del universo. CMB.
Al observar cúmulos de galaxias, eROSITA también pudo proporcionar una medida de la acumulación de materia utilizando el parámetro S8. Si bien experimentos anteriores del CMB sugirieron un valor más alto para S8 que el predicho por el Modelo Estándar, las observaciones de eROSITA de este fósil cósmico son más consistentes con esas predicciones teóricas.
“Erosita nos dice que el universo se ha comportado como se esperaba a lo largo de la historia cósmica”, dijo en el comunicado Vittorio Gherardini, líder de investigación e investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “No hay tensión con el CMB, tal vez ahora los cosmólogos puedan relajarse un poco”.
Caza de fantasmas cósmicos
Las observaciones de Aeroceta de cúmulos de galaxias también han ayudado a los científicos a aprender más sobre partículas diminutas llamadas neutrinos, que tienen tan poca masa y carga que viajan esencialmente bajo el radar. De hecho, 100 billones de ellos pasan por nuestro cuerpo cada segundo, sin que nos demos cuenta. Esto no sólo hace que los neutrinos sean difíciles de detectar, sino que les ha valido el sobrenombre de “partículas fantasma”.
Estas partículas de pequeña masa también les permiten correr a través del universo a una velocidad cercana a la de la luz, y los astrónomos las describen como “calientes” debido a este hecho. La temperatura es básicamente una medida de la velocidad a la que se mueven las partículas. Esto significa que los neutrinos pueden facilitar la distribución de la materia en el universo, y esta acción se puede medir estudiando la evolución de las estructuras cósmicas más grandes que conocemos.
Por lo tanto, la combinación de mediciones de eROSITA de cúmulos de galaxias y observaciones de CMB ha proporcionado las mediciones más precisas hasta la fecha del valor de masa total de neutrinos logrado con una sonda cósmica.
“Puede parecer paradójico, pero obtuvimos restricciones estrictas sobre la masa de las partículas más ligeras conocidas a partir de la abundancia de los halos de materia oscura más grandes del universo”, dijo Gherardini. “Estamos incluso al borde de un gran avance en la medición de la masa total de neutrinos en combinación con experimentos de neutrinos en tierra”.
Los conocimientos de eROSITA sobre el universo no terminan ahí; Los datos del instrumento también deberían poder revelar la tasa de crecimiento de las estructuras más grandes del universo, que fue predicha por la teoría de la gravitación general de Einstein en 1915.
Los primeros análisis de 12.247 cúmulos de galaxias identificados ópticamente vistos por eROSITA parecen mostrar que esta tasa de crecimiento es ligeramente más lenta en épocas cósmicas posteriores de lo que predice la relatividad general.
“Podríamos estar al borde de un nuevo descubrimiento”, dijo en el comunicado Emmanuel Artis, investigador postdoctoral del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Si esto se puede confirmar, eROSITA allanará el camino para nuevas teorías interesantes más allá de la relatividad general”.
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