Explicando el desarrollo de la estructura cósmica

Una investigación dirigida por un joven científico vietnamita en la Universidad de Michigan (EE.UU.) ha descubierto evidencias de que las grandes estructuras y conexiones entre galaxias en el universo se desarrollan más lentamente de lo que predecía la Teoría General de la Relatividad de Einstein.

Dr. Nguyen Nhat Minh - Foto: NVCC

A medida que pasa el tiempo y el universo evoluciona, los científicos esperan que grandes estructuras en el universo (la red de materia que conecta las galaxias) crezcan a un ritmo determinado predicho por la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein. Las regiones de materia concentrada, como las galaxias y los cúmulos de galaxias, se están volviendo cada vez más densas, mientras que las regiones del espacio se están volviendo cada vez más vacías.

Aprenda más sobre la gravedad y la energía oscura.

Los investigadores de la Universidad de Michigan también han demostrado que, a medida que la energía oscura (un tipo de energía cuya naturaleza se desconoce pero es omnipresente en el universo) acelera la expansión del universo, la discrepancia entre la teoría y los datos se hace cada vez más evidente. El autor principal del trabajo es Nguyen Nhat Minh, un joven cosmólogo vietnamita, ex estudiante de física teórica en la Universidad de Ciencias de Ciudad Ho Chi Minh. El descubrimiento fue publicado en Physical Review Letters, una revista clasificada como la mejor por Google Scholar en matemáticas y física. Debido a la importancia del descubrimiento, el estudio fue considerado un trabajo notable por la oficina editorial de la American Physical Society y fue publicado en muchas revistas internacionales de física. Las galaxias están conectadas entre sí en todo el universo como una gigantesca telaraña. Su distribución en el espacio no es aleatoria sino que tiende a agruparse. De hecho, toda la red de materia del universo comenzó como pequeños grupos de materia en el universo primitivo, creciendo gradualmente hasta convertirse en galaxias individuales y finalmente formando cúmulos y filamentos galácticos. El universo no está compuesto sólo de materia. Probablemente también contiene un componente misterioso llamado energía oscura. La energía oscura acelera la expansión de todo el universo. A medida que la energía oscura acelera la expansión del universo, tiene el efecto opuesto en las estructuras grandes. El Dr. Nhat Minh analizó: «Si la gravedad actúa como un amplificador que potencia las perturbaciones de la materia, promoviendo su desarrollo en grandes estructuras, entonces la energía oscura actúa como un atenuador que debilita las perturbaciones y dificulta el desarrollo de estas estructuras». Por lo tanto, dijo, "al comprender cómo se ensamblan y evolucionan las estructuras del universo, podemos aprender más sobre la naturaleza de la gravedad y la energía oscura".

La materia en el universo primitivo se combinó gradualmente en grandes estructuras cósmicas en el período tardío - Ilustración: NHAT MINH - MAI THANH

Nos sorprendió el alto valor estadístico de la evidencia de esta supresión anómala del crecimiento. Honestamente siento que el universo está tratando de decirnos algo. Ahora nos toca a nosotros, los cosmólogos, explicar estos hallazgos.

Profesor DRAGAN HUTERER

Continuar estudiando el movimiento de las galaxias.

El Dr. Nhat Minh y sus colegas, el profesor Dragan Huterer y el Dr. Yuewei Wen (ambos de la Universidad de Michigan) realizaron un estudio sobre la evolución temporal de grandes estructuras a lo largo de la evolución del universo utilizando múltiples fuentes de datos de exploración espacial. En primer lugar, utilizaron el fondo cósmico de microondas (o CMB), que consiste en fotones emitidos poco después del Big Bang que creó el universo, según Michigan News. Estos fotones proporcionan una instantánea del universo primitivo. A medida que los fotones viajan hacia nuestros telescopios, sus trayectorias pueden verse desviadas por la atracción gravitatoria de grandes estructuras a lo largo de sus trayectorias. Al estudiar este fenómeno, los investigadores pueden deducir la estructura y distribución de la materia en el universo. Los cosmólogos han aprovechado el fenómeno de "la luz procedente de galaxias de fondo distantes que se distorsiona por las interacciones gravitacionales con la materia entre ellas y los telescopios", descifrando las distorsiones para determinar cómo se distribuye la materia entre nosotros y las galaxias de fondo distantes. "Lo importante es que el fondo cósmico de microondas y las galaxias de fondo se encuentran a diferentes distancias de nuestros telescopios, por lo que la débil lente gravitacional de las galaxias nos proporciona información sobre la distribución de la materia en el universo en un momento más cercano a nosotros que la información sobre la distribución de la materia inferida a partir de la débil lente gravitacional del fondo cósmico de microondas", explicó Nhat Minh a Michigan News. Para rastrear la evolución de la estructura en momentos aún más tardíos, los cosmólogos continúan estudiando los movimientos de las galaxias en el universo cercano. A medida que las galaxias caen dentro de la influencia gravitacional de las estructuras cósmicas, sus movimientos proporcionan información directamente relacionada con la evolución de esa estructura.

¿Nuevos resultados de investigación explican la “contradicción S8”?

El nuevo descubrimiento de los investigadores tiene el potencial de resolver la llamada "contradicción S8" en cosmología. S8 es un parámetro que describe la evolución de la estructura cósmica. Surgieron desacuerdos cuando los científicos utilizaron dos métodos diferentes para determinar el valor de S8 y los valores obtenidos de los dos métodos no coincidieron. El primer método utiliza fotones del fondo cósmico de microondas, que muestra un valor S8 más alto que el inferido a partir de las mediciones del efecto de lente gravitacional débil (que estira y dobla la forma observada de las galaxias) y el agrupamiento de galaxias. Ninguno de los métodos anteriores mide el desarrollo de la estructura en el momento actual. En lugar de ello, estudian la estructura en épocas anteriores y luego la extrapolan al presente asumiendo que el modelo estándar es un modelo preciso del universo. La estructura obtenida a partir del fondo cósmico de microondas es más cercana al universo temprano, mientras que la estructura obtenida a partir del efecto de lente gravitacional y agrupamiento de galaxias es del universo posterior, más cercano al tiempo actual. Según el Dr. Nhat Minh, los hallazgos de los investigadores sobre la supresión del crecimiento de la materia y la estructura en el período tardío del universo harán que los dos valores S8 de las dos mediciones anteriores sean completamente consistentes entre sí.

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