Con tecnologías y técnicas de vanguardia, un equipo de astrofísicos de la Universidad de Clemson ha agregado un enfoque novedoso para cuantificar una de las leyes más fundamentales del universo.
En un artículo publicado el viernes 8 de noviembre en El diario astrofísico , los científicos de Clemson Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli y Dieter Hartmann han colaborado con otros seis científicos de todo el mundo para idear una nueva medición de la Constante de Hubble, la unidad de medida utilizada para describir la tasa de expansión del universo.
"La cosmología se trata de comprender la evolución de nuestro universo: cómo evolucionó en el pasado, qué está haciendo ahora y qué sucederá en el futuro", dijo Ajello, profesor asociado en el departamento de física de la Facultad de Ciencias yastronomía ". Nuestro conocimiento se basa en una serie de parámetros, incluida la constante de Hubble, que nos esforzamos por medir con la mayor precisión posible. En este documento, nuestro equipo analizó los datos obtenidos de los telescopios en órbita y terrestres para obteneruna de las mediciones más recientes de la rapidez con que el universo se expande "
El concepto de un universo en expansión fue avanzado por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble 1889-1953, que es el nombre del telescopio espacial Hubble. A principios del siglo XX, Hubble se convirtió en uno de los primeros astrónomos en deducir que el universoestaba compuesto por múltiples galaxias. Su investigación posterior condujo a su descubrimiento más famoso: que las galaxias se alejaban entre sí a una velocidad proporcional a su distancia.
Hubble originalmente estimó que la tasa de expansión era de 500 kilómetros por segundo por megaparsec, con un megaparsec equivalente a aproximadamente 3,26 millones de años luz. Hubble concluyó que una galaxia a dos megaparsecs de nuestra galaxia retrocedía el doble de rápido que una galaxia solo unalejos de megaparsec. Esta estimación se conoció como la Constante de Hubble, que demostró por primera vez que el universo se estaba expandiendo. Los astrónomos lo han recalibrado, con resultados mixtos, desde entonces.
Con la ayuda de tecnologías que se dispararon, los astrónomos idearon mediciones que diferían significativamente de los cálculos originales del Hubble, reduciendo la velocidad de expansión a entre 50 y 100 kilómetros por segundo por megaparsec. Y en la última década, instrumentos ultra sofisticados,como el satélite Planck, han aumentado la precisión de las mediciones originales del Hubble de manera relativamente dramática.
En un documento titulado "Una nueva medición de la constante de Hubble y el contenido de materia del universo usando atenuación de rayos gamma de luz de fondo extragaláctica", el equipo de colaboración comparó los últimos datos de atenuación de rayos gamma del telescopio espacial de rayos gamma Fermi yImágenes del telescopio Cherenkov atmosférico para diseñar sus estimaciones a partir de modelos de luz de fondo extragalácticos. Esta nueva estrategia condujo a una medición de aproximadamente 67.5 kilómetros por segundo por megaparsec.
Los rayos gamma son la forma de luz más enérgica. La luz de fondo extragaláctica EBL es una niebla cósmica compuesta de toda la luz ultravioleta, visible e infrarroja emitida por las estrellas o por el polvo en su vecindad. Cuando interactúan los rayos gamma y EBL,dejar una huella observable, una pérdida gradual de flujo, que los científicos pudieron analizar al formular su hipótesis.
"La comunidad astronómica está invirtiendo una gran cantidad de dinero y recursos en hacer cosmología de precisión con todos los diferentes parámetros, incluida la constante de Hubble", dijo Dieter Hartmann, profesor de física y astronomía. "Nuestra comprensión de estas constantes fundamentalesha definido el universo tal como lo conocemos ahora. Cuando nuestra comprensión de las leyes se vuelve más precisa, nuestra definición del universo también se vuelve más precisa, lo que conduce a nuevas percepciones y descubrimientos ".
Una analogía común de la expansión del universo es un globo salpicado de puntos, y cada punto representa una galaxia. Cuando el globo explota, los puntos se extienden cada vez más.
"Algunos teorizan que el globo se expandirá a un punto particular en el tiempo y luego volverá a colapsar", dijo Desai, un asistente de investigación graduado en el departamento de física y astronomía. "Pero la creencia más común es que el universo continuaráexpandirse hasta que todo esté tan separado no habrá más luz observable. En este punto, el universo sufrirá una muerte fría. Pero esto no es algo de lo que debamos preocuparnos. Si esto sucede, pasarán billones de años a partir de ahora."
Pero si la analogía del globo es precisa, ¿qué es exactamente lo que está haciendo explotar el globo?
"La materia, las estrellas, los planetas, incluso nosotros, es solo una pequeña fracción de la composición general del universo", explicó Ajello. "La gran mayoría del universo está formado por energía oscura y materia oscura. Y nosotroscree que es la energía oscura la que está "haciendo explotar el globo". La energía oscura está alejando las cosas una de la otra. La gravedad, que atrae los objetos entre sí, es la fuerza más fuerte a nivel local, por lo que algunas galaxias continúan colisionando. Pero a distancias cósmicas, la energía oscura es la fuerza dominante ".
Los otros autores contribuyentes son el autor principal Alberto Domínguez de la Universidad Complutense de Madrid; Radek Wojtak de la Universidad de Copenhague; Justin Finke del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC; Kari Helgason de la Universidad de Islandia; Francisco Prada de laInstituto de Astrofísica de Andalucía; y Vaidehi Paliya, un ex investigador postdoctoral en el grupo de Ajello en Clemson que ahora está en Deutsches Elektronen-Synchrotron en Zeuthen, Alemania.
"Es notable que estemos usando rayos gamma para estudiar cosmología. Nuestra técnica nos permite usar una estrategia independiente, una nueva metodología independiente de las existentes, para medir propiedades cruciales del universo", dijo Domínguez, quien estambién un ex investigador postdoctoral en el grupo de Ajello. "Nuestros resultados muestran la madurez alcanzada en la última década por el campo relativamente reciente de la astrofísica de alta energía. El análisis que hemos desarrollado allana el camino para mejores mediciones en el futuro utilizando el Telescopio CherenkovMatriz, que todavía está en desarrollo y será la gama más ambiciosa de telescopios de alta energía terrestres que haya existido ".
Muchas de las mismas técnicas utilizadas en el documento actual se correlacionan con el trabajo anterior realizado por Ajello y sus contrapartes. En un proyecto anterior, que apareció en la revista ciencia , Ajello y su equipo pudieron medir toda la luz de las estrellas emitida en la historia del universo.
"Lo que sabemos es que los fotones de rayos gamma de fuentes extragalácticas viajan en el universo hacia la Tierra, donde pueden ser absorbidos al interactuar con los fotones de la luz de las estrellas", dijo Ajello. "La tasa de interacción depende de la longitud queviajan en el universo. Y la longitud que viajan depende de la expansión. Si la expansión es baja, viajan una pequeña distancia. Si la expansión es grande, viajan una gran distancia. Entonces, la cantidad de absorción que medimos dependió muyfuertemente en el valor de la constante de Hubble. Lo que hicimos fue cambiar esto y usarlo para restringir la tasa de expansión del universo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Clemson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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