diciembre 7, 2022

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¿Por qué los cálculos recientes de los científicos sobre la materia oscura y la energía oscura son tan importantes?

En 1998, los científicos Encontré una asombrosa verdad cósmica. Se dan cuenta no solo de que el universo se está expandiendo, sino que también parece estarlo. acelerador A medida que pasan los años, es acelerado por una fuerza que ni siquiera podemos ver.

Este misterioso efecto pronto se conoció como energía oscura y es uno de los mayores misterios de la física.

Un aspecto igualmente confuso, si no más, de nuestro universo llamado materia oscura complementará un concepto general de los científicos. Apareció por primera vez en 1933 Para describir todo lo que constituye las sutiles barreras en forma de halo que simplemente evitan que las galaxias colapsen. (Otra fuerza que no podemos comprender con el ojo humano).

Pero a pesar de que somos incapaces de comprender la naturaleza elusiva de Materia oscura y energía oscura Con la vista, somos capaces de medirlo con las matemáticas. Y el miércoles en Una serie de artículos en el Astrophysical Journallos astrofísicos pudieron poner Más preciso hasta ahora Sobre la formación y evolución de nuestro universo, incluido el universo oscuro.

Usando un poderoso mecanismo analítico denominado Pantheon+, el equipo descubrió que el universo está compuesto por aproximadamente dos tercios de energía oscura y un tercio de materia, la mayor parte en forma de materia oscura. Más concretamente, sospechan que el 66,2 % del universo aparece como energía oscura, mientras que el 33,8 % restante pertenece tanto a la materia oscura como a la visible.

Quizás aún más emocionante que el resultado de Pantheon+ es la forma en que funciona. En resumen, el equipo usó una serie de poderosas lámparas cósmicas para mirar hacia atrás y documentar el contenido del universo tal como era hace más de 10 mil millones de años.

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Por «destellos» me refiero a una supernova Tipo 1a.

Estos estallidos estelares son tan brillantes que eclipsan a galaxias enteras y, por lo tanto, se ven desde distancias de miles de millones de años luz de la Tierra. Son como linternas, pero en lugar de iluminar un largo pasillo, iluminan el interminable túnel del espacio y el tiempo. De hecho, es importante descubrir el universo oscuro, ayudando a revelar la presencia de materia oscura en 1933 y energía oscura en 1998.

Pantheon+ llevó las cosas al siguiente nivel. Los científicos detrás del análisis se centraron en más de 1500 supernovas que, cuando se agrupan, iluminan colectivamente alrededor de las tres cuartas partes del universo conocido. Ya parado.

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Una línea de tiempo del universo.

NASA

«Con este conjunto de datos combinados de Pantheon+, obtenemos una visión precisa del cosmos desde el momento en que la materia oscura dominaba el universo bajo el control de la energía oscura», dijo Dillon Brout, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en un comunicado. declaración.

«Este conjunto de datos es una oportunidad única para ver la energía oscura en acción e impulsar la evolución del universo a los niveles más altos en la actualidad», dijo Prout.

Esto podría resolver algunos debates científicos.

En el camino, Legacy of the Pantheon+ se prepara para trascender el oscuro universo.

Como beneficio adicional, la herramienta analítica también confirmó que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. Y el Ella proporcionó evidencia muy prometedora para apoyar una piedra angular del pensamiento científico: Modelo estándar de física de partículas.

Este marco ilustra bastante bien cómo cada partícula conocida se comporta de forma independiente, así como entre sí, e incluso sirve como base para muchas teorías principales sobre de qué se trata realmente el universo oscuro.

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Imagen de partículas en el Modelo Estándar.

Fermilab

«Somos capaces de colocar las restricciones más precisas sobre la dinámica y la historia del universo hasta la fecha», dijo Prott. «Hemos revisado los datos y ahora podemos decir con más confianza que nunca cómo ha evolucionado el universo a lo largo de los siglos y que las mejores teorías actuales sobre la energía oscura y la materia oscura son poderosas».

En otras palabras, Pantheon+ podría decirnos que deberíamos poner fin a algunas teorías alternativas sobre la materia oscura y la energía oscura. No conectado a la forma estándar. Estas teorías bien pueden ser incorrectas.

Además, también tenemos que hablar sobre mi puntaje favorito personal para los conjuntos de datos de Pantheon+. Finalmente, podría ayudar a poner fin a un largo y acalorado debate entre los físicos.

Es posible que finalmente estemos en camino de descifrar lo que se conoce como constante de Hubble. Un poco.

Básicamente, sabemos que el universo se está expandiendo exponencialmente. Literalmente podemos ver que eso sucede en tiempo real. Pero los científicos no pueden ponerse de acuerdo sobre el ritmo exacto al que se está produciendo esta expansión. La clave de la solución es la constante de Hubble, pero diferentes métodos para calcular esta constante parecen dar respuestas diferentes.

HubbleAbell_1.jpg

Los arcos y rayas en el cúmulo de galaxias Abell 370 revelan ‘lentes gravitacionales’, la distorsión de la luz de las galaxias de fondo distantes por el campo gravitacional del cúmulo. El efecto de lente ayuda a los astrónomos a medir la distribución de la materia oscura en los cúmulos de galaxias.

NASA, la Agencia Espacial Europea y el equipo Hubble SM4 ERO

Aunque, después de combinar la muestra Pantheon+ con datos de otra colaboración científica, un comunicado de prensa de Harvard afirma que ahora podemos tener la medida local más estricta de la tasa de expansión actual del universo. (La palabra clave aquí es «local». Vendrá más adelante).

En resumen, la colaboración encontró la constante de Hubble de 73,4 kilómetros (45,6 millas) por segundo por megaparsec (kilómetros/seg/millón de metros cúbicos) con una precisión sorprendente. 1,3% duda.

El comunicado explica: «En otras palabras, por cada megaparsec, o 3,26 millones de años luz, el análisis estima que en el universo cercano, el espacio mismo se expande a más de 160.000 millas por hora». Este número, por contexto, es exactamente a mediados de 2001. Hitos de medición 72 km/seg/millón de piezas Los informes posteriores son de 74 km/s/mcm.

Sin embargo, está muy lejos de la otra medida principal que indica una constante de 69,8 km/s/millón de segmentos.

Bueno, sí, todavía hay una contradicción. Y nuevamente, la constante Pantheon + depende de las medidas «locales».

Como tal, el equipo de Pantheon+ afirma que «observaciones de una era completamente diferente en la historia del universo predicen una historia diferente». Y así, en cierto modo, la existencia de la nueva constante anisotrópica de Hubble puede ser No La tensión del Hubble se resuelve, pero ¿en lugar de intensificar un debate ya tenso? Como dije, es complicado.

transmisión web

Simulación de filamentos de materia oscura en todo el universo.

Zrija Lukic / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

«Pensamos que sería posible encontrar evidencia de una nueva solución a estos problemas en nuestro conjunto de datos, pero en cambio descubrimos que nuestros datos excluyen muchas de estas opciones y que las discrepancias profundas siguen siendo tan intratables como siempre», dijo Pruitt. .

Pero al final, debido a que los resultados de Pantheon+ son tan primitivos, tal vez al menos puedan aclarar el punto de conflicto en la controversia en curso del Hubble.

«Muchas teorías modernas están comenzando a señalar una nueva y extraña física en el universo primitivo», dijo Prott. «Sin embargo, tales teorías no verificadas tienen que resistir el proceso científico, y la tensión del Hubble sigue siendo un gran desafío».

La física está llena de acertijos, acertijos complejos y, francamente, obstáculos. Pero me gusta imaginar estos obstáculos como un catalizador para continuar en este campo y cambiar mentes. Es por eso que se creó Pantheon+ en primer lugar.

Con este mecanismo, ciertamente hemos avanzado en la disección de la verdad sobre el lado oscuro de nuestro universo, por decir lo menos. O, como dice Prout, «Pantheon+ nos brinda nuestra mejor oportunidad hasta ahora para limitar la energía oscura, sus orígenes y evolución».