En toda la historia cósmica, las fuerzas poderosas han actuado en la materia, remodelando el universo en una red de estructuras cada vez más compleja.
Ahora, una nueva investigación dirigida por Joshua Kim y Mathew Madhavacheril en la Universidad de Pensilvania y sus colaboradores en el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley sugiere de la materia a lo largo de los años es menos «grumoso» de lo esperado.
«Nuestro trabajo correlacionó dos tipos de conjuntos de datos de encuestas complementarias, pero muy distintas», dice Madhavacheril, «y lo que encontramos fue que en su mayor parte, la historia de la formación de la estructura es notablemente consistente con las predicciones de la gravedad de Einstein. Vimos una pista de una pequeña discrepancia en la cantidad de agotamiento esperado en épocas recientes, hace unos cuatro mil millones de años, lo que podría ser interesante de perseguir «.
Los datos, publicados en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y el servidor de preimpresión arxiv, proviene de la liberación de datos final del telescopio de la cosmología de Atacama (ACT) (DR6) y el año 1 de los instrumentos espectroscópicos de energía oscura (DESI). Fotografías sobre las recientes, dando una perspectiva multidimensional del cosmos.
«ACT, que cubre aproximadamente el 23% del cielo, pinta una imagen de la infancia del universo usando una luz distante y débil que ha viajado desde el Big Bang», dice el primer autor del artículo Joshua Kim, un investigador graduado en el grupo de Madhavacheril . «Formalmente, esta luz se llama fondo de microondas cósmico (CMB), pero a veces la llamamos la imagen del bebé del universo porque es una instantánea de cuando tenía alrededor de 380,000 años».
El camino de esta antigua luz a lo largo de la época evolutiva, o como el universo ha envejecido, no ha sido heterosexual, explica Kim. Las fuerzas gravitacionales de estructuras grandes, densas y pesadas como los grupos de galaxias en el cosmos han estado deformando al CMB, algo así como cómo se distorsiona una imagen a medida que viaja a través de un par de espectáculos. Este «efecto de lente gravitacional», que fue predicho por primera vez por Einstein hace más de 100 años, es cómo los cosmólogos hacen inferencias sobre sus propiedades como la distribución de la materia y la edad.
Los datos de Desi, por otro lado, proporcionan un registro más reciente del cosmos. Con sede en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y operado por el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley, Desi está mapeando la estructura tridimensional del universo mediante el estudio de la distribución de millones de galaxias, particularmente las galaxias rojos (LRG) luminosas. Estas galaxias actúan como puntos de referencia cósmicos, lo que hace posible que los científicos rastreen cómo la materia se ha extendido durante miles de millones de años.
«Los LRG de Desi son como una imagen más reciente del universo, que nos muestra cómo se distribuyen las galaxias a diferentes distancias», dice Kim, comparando los datos con la foto del anuario de la escuela secundaria del universo. «Es una forma poderosa de ver cómo las estructuras han evolucionado desde el mapa CMB hasta donde se encuentran las galaxias hoy en día.
Al combinar los mapas de lente a partir de los datos CMB de ACT con los LRG de Desi, el equipo creó una superposición sin precedentes entre la historia cósmica antigua y reciente, lo que les permite comparar directamente las mediciones del universo temprano y tardío. «Este proceso es como una tomografía computarizada cósmica», dice Madhavacheril, «donde podemos mirar a través de diferentes rebanadas de historia cósmica y rastrear cómo la materia se agrupa en diferentes épocas. Nos da una mirada directa a cómo cambió la influencia gravitacional de la materia sobre miles de millones de años «.
Al hacerlo, notaron una pequeña discrepancia: la aglomeración o las fluctuaciones de densidad, esperadas en épocas posteriores, no coinciden con las predicciones. Sigma 8 (σ8), una métrica que mide la amplitud de las fluctuaciones de densidad de la materia, es un factor clave, dice Kim, y los valores más bajos de σ8 indican menos agrupamiento de lo esperado, lo que podría significar que las estructuras cósmicas no han evolucionado de acuerdo con las predicciones De los modelos universitarios tempranos y sugiere que el crecimiento estructural del universo puede haberse ralentizado de la manera en que los modelos actuales no explican completamente.
Este ligero desacuerdo con las expectativas, explica, «no es lo suficientemente fuerte como para sugerir una nueva física de manera concluyente; todavía es posible que esta desviación sea puramente por casualidad».
Si de hecho, la desviación no es por casualidad, algunas físicas no contabilizadas podrían estar en juego, moderando cómo las estructuras se forman y evolucionan durante el tiempo cósmico. Una hipótesis es que la energía oscura, la misteriosa fuerza que se cree en impulsar la expansión aceleradora del universo, podría estar influyendo en la formación de la estructura cósmica más de lo que se entendía anteriormente.
En el futuro, el equipo trabajará con telescopios más potentes, como el próximo Observatorio Simons, que refinará estas mediciones con mayor precisión, lo que permite una visión más clara de las estructuras cósmicas.
