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 transcurre el tiempo y el universo evoluciona, los científicos esperan que las estructuras a gran escala —la red de materia que conecta las galaxias— crezcan al ritmo predicho por la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. Las regiones con alta concentración de materia, como las galaxias y los cúmulos, se vuelven más densas, mientras que las regiones del espacio se vuelven cada vez más vacías.

Aprenda más sobre la gravedad y la energía oscura.

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 que prevalece 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, exalumno del departamento de física teórica de la Universidad de Ciencias Naturales de la ciudad de Ho Chi Minh.El descubrimiento se publicó en Physical Review Letters, una revista clasificada en primer lugar por Google Scholar en matemáticas y física. Debido a la importancia del descubrimiento, la investigación fue evaluada como un trabajo sobresaliente por la oficina editorial de la American Physical Society y fue reportada por muchas revistas internacionales de física. Las galaxias están conectadas entre sí en todo el universo como una telaraña gigante. Su distribución en el espacio no es aleatoria, sino que tiende a agruparse. De hecho, toda la red de materia del universo surgió de diminutos cúmulos de materia en el universo primitivo, creciendo gradualmente hasta convertirse en galaxias individuales y, finalmente, formando cúmulos y filamentos de galaxias. El universo no solo está compuesto de materia. Es muy probable que también contenga un componente misterioso llamado energía oscura. La energía oscura acelera la expansión de todo el universo. Cuando la energía oscura acelera la expansión del universo, tiene el efecto contrario en las grandes estructuras. El Dr. Nhat Minh analizó: «Si la gravedad actúa como un amplificador que potencia las perturbaciones de la materia que la promueven a crecer en grandes estructuras, entonces la energía oscura actúa como un atenuador que debilita las perturbaciones y dificulta el crecimiento de estas estructuras». Por lo tanto, según él, «al comprender cómo se han ensamblado y crecido las estructuras del universo, podemos comprender mejor 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 la alta solidez estadística de esta evidencia de supresión del crecimiento anómalo. Sinceramente, parece que el universo intenta decirnos algo. Ahora nos toca a 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. Según Michigan News, primero utilizaron el fondo cósmico de microondas (o CMB), que consiste en fotones emitidos poco después del Big Bang que creó el universo. Estos fotones proporcionan una instantánea del universo primitivo. Cuando los fotones llegan a nuestros telescopios, sus trayectorias pueden verse desviadas por la gravedad de las grandes estructuras que se encuentran a su paso. Al estudiar este fenómeno, los investigadores pueden deducir la estructura y la distribución de la materia en el universo. Los cosmólogos han aprovechado el fenómeno de la "distorsión de la luz de las galaxias distantes de fondo por la interacción gravitacional con la materia entre ellas y los telescopios", descifrando las distorsiones para determinar cómo se distribuye la materia entre nosotros y las galaxias distantes de fondo. "Lo importante es que el fondo cósmico de microondas y las galaxias del 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 Minh a Michigan News. Para rastrear el desarrollo de la estructura en momentos incluso posteriores, los cosmólogos continúan estudiando el movimiento de las galaxias en el universo cercano. Cuando las galaxias caen bajo la influencia gravitacional de las estructuras cósmicas, su movimiento proporciona información directamente relacionada con el desarrollo de dicha estructura.

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

El nuevo descubrimiento de los investigadores podría resolver la llamada "Confusión S8" en cosmología. S8 es un parámetro que describe el crecimiento de la estructura del universo. La discrepancia surgió cuando los científicos utilizaron dos métodos diferentes para determinar el valor de S8, y los valores obtenidos por ambos métodos no coincidieron. El primer método, que utilizaba fotones del fondo cósmico de microondas, mostró un valor de S8 mayor que el inferido a partir de mediciones de lentes gravitacionales débiles (que estiran y deforman las formas observadas de las galaxias) y del colapso de galaxias. Ninguno de los dos métodos mide el crecimiento de la estructura en la actualidad. En cambio, estudian la estructura en épocas anteriores y luego la extrapolan al presente, asumiendo que el modelo estándar es el modelo correcto del universo. La estructura obtenida del fondo cósmico de microondas se acerca al universo primitivo, mientras que la estructura obtenida mediante lentes gravitacionales y agrupamiento de galaxias se encuentra en el universo posterior, más cercana al presente. Según el Dr. Nhat Minh, los hallazgos de los investigadores sobre la supresión del crecimiento de la materia y la estructura en el universo tardío harán que los dos valores S8 de las dos mediciones sean completamente consistentes entre sí.

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