{"id":956,"date":"2024-04-08T13:13:06","date_gmt":"2024-04-08T13:13:06","guid":{"rendered":"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/?p=956"},"modified":"2024-04-08T13:13:08","modified_gmt":"2024-04-08T13:13:08","slug":"una-nueva-medida-de-distancias-cosmicas-en-el-dark-energy-survey-da-pistas-sobre-la-naturaleza-de-la-energia-oscura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/una-nueva-medida-de-distancias-cosmicas-en-el-dark-energy-survey-da-pistas-sobre-la-naturaleza-de-la-energia-oscura\/","title":{"rendered":"Una nueva medida de distancias c\u00f3smicas en el Dark Energy Survey da pistas sobre la naturaleza de la energ\u00eda oscura"},"content":{"rendered":"\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>La medida obtenida fija la escala del universo cuando ten\u00eda la mitad de su edad actual con una precisi\u00f3n del 2%, la m\u00e1s precisa nunca obtenida para esa \u00e9poca. Los resultados se hicieron p\u00fablicos ayer.<\/strong><\/li><li><strong>Investigadores del Centro de Investigaciones Energ\u00e9ticas, Medioambientales y Tecnol\u00f3gicas (CIEMAT), el Institut de Ci\u00e8ncies de l\u2019Espai (ICE-CSIC,IEEC), el Institut de F\u00edsica d\u2019Altes Energies (IFAE) y el Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica (UAM-CSIC) han liderado el an\u00e1lisis cient\u00edfico de los datos.<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Hoy&nbsp;en d\u00eda disponemos de un modelo est\u00e1ndar de la cosmolog\u00eda, la versi\u00f3n actual de la teor\u00eda del&nbsp;big bang. Aunque se ha mostrado muy exitoso, sus consecuencias son asombrosas.&nbsp;Solo conocemos el 5% del contenido del universo, que es materia ordinaria. El restante 95% est\u00e1 constituido por dos entes ex\u00f3ticos y que nunca se han producido en laboratorio, cuya naturaleza f\u00edsica es a\u00fan desconocida. Se trata de la materia oscura, que da cuenta del 25% del contenido del cosmos, y de la&nbsp;energ\u00eda oscura, que contribuye con un 70%.&nbsp;En el modelo est\u00e1ndar de la cosmolog\u00eda, la energ\u00eda oscura es la energ\u00eda del espacio vac\u00edo, y su densidad permanece constante a lo largo de la evoluci\u00f3n del universo.<\/p>\n\n\n\n<p>De acuerdo con esta teor\u00eda, en el universo muy temprano se propagaron ondas de sonido. En esas etapas tempranas, el universo ten\u00eda una temperatura y una densidad enormes. La presi\u00f3n en este gas inicial trataba de separar las part\u00edculas que lo formaban, mientras que la gravedad trataba de juntarlas, y la competici\u00f3n entre las dos fuerzas cre\u00f3 ondas sonoras que se propagaron desde los inicios del universo hasta unos 400.000 a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang. En ese momento la radiaci\u00f3n y la materia dejaron de interaccionar y las ondas quedaron congeladas, dejando una huella en la distribuci\u00f3n espacial de la materia. Esta huella se observa como una peque\u00f1a acumulaci\u00f3n preferencial de galaxias separadas por una distancia caracter\u00edstica, denominada por los cosm\u00f3logos escala de las oscilaciones ac\u00fasticas de los bariones (BAO por sus siglas en ingl\u00e9s, Baryon Acoustic Oscillations), y corresponde con la distancia recorrida por las ondas sonoras en esos 400.000 a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Una nueva medida de la distancia c\u00f3smica<\/h3>\n\n\n\n<p>El Dark Energy Survey (DES, o Cartografiado de la Energ\u00eda Oscura) acaba de medir la escala BAO cuando el universo ten\u00eda la mitad de su edad actual con una precisi\u00f3n del 2%, la determinaci\u00f3n m\u00e1s precisa hasta el momento en una \u00e9poca tan temprana, y la primera vez que una medida s\u00f3lo con im\u00e1genes es competitiva con grandes campa\u00f1as de espectroscop\u00eda dise\u00f1adas espec\u00edficamente para detectar esta se\u00f1al.<\/p>\n\n\n\n<p>La distancia que viaja la onda sonora en el universo primitivo depende de procesos f\u00edsicos muy bien conocidos, as\u00ed que se puede determinar con gran precisi\u00f3n, fijando una vara de medir para el universo. Es lo que los cosm\u00f3logos llaman una regla est\u00e1ndar, y en este caso tiene una longitud de unos 500 millones de a\u00f1os luz. Observando el \u00e1ngulo que esta regla est\u00e1ndar subtiende en el cielo a diferentes distancias (o lo que es lo mismo, en diferentes \u00e9pocas del universo), se puede determinar la historia de la expansi\u00f3n c\u00f3smica y con ella las propiedades f\u00edsicas de la energ\u00eda oscura. En particular, se puede determinar analizando el fondo de microondas, la radiaci\u00f3n liberada cuando se formaron los \u00e1tomos, 400.000 a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang y que nos da una foto del universo muy temprano, tal y como public\u00f3 la colaboraci\u00f3n Planck en 2018. Tambi\u00e9n se puede determinar en el universo tard\u00edo mediante el estudio de la escala BAO en cartografiados de galaxias, tal y como ha hecho DES. El an\u00e1lisis de la consistencia de ambas determinaciones es una de las pruebas m\u00e1s exigentes a las que se puede someter al modelo est\u00e1ndar de la cosmolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n<p>\u00abEs un orgullo ver c\u00f3mo tras casi veinte a\u00f1os de esfuerzo continuado, DES produce resultados cient\u00edficos de m\u00e1xima relevancia en cosmolog\u00eda\u00bb, comenta Eusebio S\u00e1nchez, responsable del grupo de cosmolog\u00eda del CIEMAT. \u00abEs una excelente recompensa al esfuerzo que hemos invertido en el proyecto\u00bb.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>\u00abUna de las tareas m\u00e1s complicadas del proceso es limpiar la muestra de galaxias de contaminantes observacionales: distinguir entre galaxias y estrellas o mitigar los efectos de la atm\u00f3sfera en las im\u00e1genes\u00bb, dice Mart\u00edn Rodr\u00edguez Monroy, investigador postdoctoral en el IFT de Madrid. \u201cEs fundamental eliminar los efectos observacionales que contaminan la muestra de galaxias para asegurar que los resultados obtenidos con ella son completamente fiables\u00bb.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>\u00abLo que observamos es que las galaxias tienen una mayor tendencia a estar separadas entre s\u00ed por un \u00e1ngulo de 2,90 grados en el cielo frente a otras distancias\u00bb, comenta Santiago \u00c1vila, investigador postdoctoral del IFAE, uno de los coordinadores del an\u00e1lisis. \u00ab\u00a1Esa es la se\u00f1al! La onda se puede ver claramente en los datos\u00bb, a\u00f1ade refiri\u00e9ndose al primer gr\u00e1fico. \u00abEs una preferencia sutil, pero estad\u00edsticamente relevante\u00bb, dice, \u00aby podemos determinar el recorrido de la onda con una precisi\u00f3n del 2%.<\/p>\n\n\n\n<p>Como referencia, la luna llena ocupa en el cielo medio grado de di\u00e1metro. As\u00ed que si fu\u00e9ramos capaces de ver las galaxias a simple vista, la distancia BAO se ver\u00eda como 6 lunas llenas\u00bb.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">16 millones de galaxias para medir el universo de hace 7.000 millones de a\u00f1os<\/h3>\n\n\n\n<p>Para la medida de la escala BAO DES ha utilizado 16 millones de galaxias, distribuidas sobre un octavo del cielo, y que han sido especialmente seleccionadas para determinar a qu\u00e9 distancia est\u00e1n con suficiente precisi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>\u00abEs importante seleccionar una muestra de galaxias que nos permita medir la escala BAO con la mayor precisi\u00f3n posible\u00bb, se\u00f1ala Juan Mena, quien realiz\u00f3 su doctorado en el CIEMAT sobre este estudio y hoy en d\u00eda es investigador postdoctoral en el Laboratorio de F\u00edsica Subat\u00f3mica y Cosmolog\u00eda de Grenoble (Francia). \u00abNuestra muestra est\u00e1 optimizada con el fin de tener un buen compromiso entre un mayor n\u00famero de galaxias y la certeza con la que podemos determinar su distancia\u00bb.<\/p>\n\n\n\n<p>Las distancias cosmol\u00f3gicas son tan grandes que la luz tarda miles de millones de a\u00f1os en llegar a nosotros, d\u00e1ndonos as\u00ed la oportunidad de observar el pasado c\u00f3smico. La muestra de galaxias utilizada en este estudio nos abre una ventana al universo de hace siete mil millones de a\u00f1os, algo menos de la mitad de su edad actual.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Pistas sobre la misteriosa energ\u00eda oscura<\/h3>\n\n\n\n<p>Un hallazgo interesante de este estudio es que el tama\u00f1o que estas ondas ocupan en el cielo es un 4% m\u00e1s grande de lo predicho a partir de las medidas hechas por el sat\u00e9lite Planck de la ESA en el universo temprano utilizando la radiaci\u00f3n de fondo de microondas. Dadas las incertidumbres del an\u00e1lisis y la muestra de galaxias, esta discrepancia tiene un 5% de posibilidades de ser una mera fluctuaci\u00f3n estad\u00edstica. Si no lo fuese, podr\u00edamos estar ante una de las primeras pistas de que la teor\u00eda actual de la cosmolog\u00eda no es del todo completa, y la naturaleza f\u00edsica de las componentes oscuras es todav\u00eda m\u00e1s ex\u00f3tica de lo que se pensaba.<\/p>\n\n\n\n<p>\u00abPor ejemplo, la energ\u00eda oscura podr\u00eda no ser la energ\u00eda del vac\u00edo, su densidad podr\u00eda cambiar con la expansi\u00f3n del universo, o incluso el espacio podr\u00eda estar ligeramente curvado\u00bb, comenta Anna Porredon, investigadora espa\u00f1ola en la universidad de Bochum (RUB), en Alemania. Esta investigadora, becada por el programa&nbsp;<em>Marie Sk\u0142odowska-Curie Actions<\/em>&nbsp;de la Uni\u00f3n Europea, ha sido una de las coordinadoras de este an\u00e1lisis.<\/p>\n\n\n\n<p>La escala BAO ha sido medida por otros proyectos cosmol\u00f3gicos previos a DES en diferentes edades del universo, fundamentalmente el&nbsp;<em>Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey<\/em>&nbsp;(BOSS) y su extensi\u00f3n (eBOSS), que fueron dise\u00f1ados para este prop\u00f3sito (v\u00e9ase la segunda imagen). Sin embargo, la medida de DES es la m\u00e1s precisa a una edad tan temprana del Universo, con la mitad de incertidumbre que eBOSS en esa \u00e9poca. El importante aumento de precisi\u00f3n ha permitido revelar la posible discrepancia en la escala BAO respecto al modelo est\u00e1ndar de la cosmolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n<p>\u00abPara seguir esta pista, el siguiente paso crucial es combinar esta informaci\u00f3n con otras t\u00e9cnicas exploradas por DES para entender la naturaleza de la energ\u00eda oscura\u00bb comenta Hugo Camacho, investigador postdoctoral del Laboratorio Nacional de Brookhaven (EE. UU.), anteriormente en el Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica de la Universidad Estatal Paulista de Brasil (IFT-UNESP) y miembro del Laboratorio Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA), y a\u00f1ade: \u00abAdem\u00e1s, DES tambi\u00e9n allana el camino para una nueva era de descubrimientos en cosmolog\u00eda, que ser\u00e1 seguida por futuros experimentos con medidas a\u00fan m\u00e1s precisas\u00bb.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">El Dark Energy Survey<\/h3>\n\n\n\n<p>Como su nombre indica, DES es un gran proyecto cosmol\u00f3gico especialmente concebido para estudiar las propiedades de la energ\u00eda oscura. Es una colaboraci\u00f3n internacional de m\u00e1s de 400 cient\u00edficos de 7 pa\u00edses, con su sede central en Fermilab (laboratorio nacional del departamento de energ\u00eda de EEUU), Chicago. El proyecto est\u00e1 dise\u00f1ado para utilizar cuatro m\u00e9todos complementarios entre s\u00ed: distancias cosmol\u00f3gicas con supernovas, n\u00famero de c\u00famulos de galaxias, la distribuci\u00f3n espacial de las galaxias y el efecto de lente gravitacional d\u00e9bil (m\u00e1s detalles en<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\nhttps:\/\/www.darkenergysurvey.org\/the-des-project\/science\/).\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p>Adem\u00e1s, estos m\u00e9todos pueden combinarse entre s\u00ed para obtener mayor potencia estad\u00edstica y mejor control de las observaciones, que se espera que sean consistentes. Es especialmente relevante la combinaci\u00f3n del efecto lente gravitacional con la distribuci\u00f3n espacial de las galaxias. Estos an\u00e1lisis ponen a prueba el modelo cosmol\u00f3gico de una manera muy exigente. Los resultados utilizando la mitad de los datos de DES ya se han publicado con gran impacto y se espera que las medidas finales, utilizando el conjunto completo de datos, m\u00e1s de 150 millones de galaxias, se publiquen este mismo a\u00f1o. \u00abDES nos permite entender por primera vez si la expansi\u00f3n acelerada del Universo, que comenz\u00f3 hace 6.000 millones de a\u00f1os, es consistente con nuestro modelo actual para el origen del mismo\u00bb, comenta Mart\u00edn Crocce, quien co-coordina este \u00faltimo an\u00e1lisis desde el ICE.<\/p>\n\n\n\n<p>Para conseguir utilizar todas estas t\u00e9cnicas, DES construy\u00f3 la C\u00e1mara de la Energ\u00eda Oscura (DECam, por&nbsp;<em>Dark Energy Camera<\/em>), de 500 Megap\u00edxeles, una de las mayores y m\u00e1s sensibles del mundo. Est\u00e1 instalada en el telescopio V\u00edctor M. Blanco, con un espejo de 4m de di\u00e1metro, en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile, operado por la fundaci\u00f3n nacional de ciencia de Estados Unidos (NSF). DES ha cartografiado un octavo de la b\u00f3veda celeste hasta una profundidad sin precedentes. Tom\u00f3 im\u00e1genes en 4 colores entre 2013 y 2019 y actualmente se encuentra en la fase final del an\u00e1lisis cient\u00edfico de estas im\u00e1genes. Las instituciones espa\u00f1olas forman parte del proyecto desde su inicio en 2005 y, adem\u00e1s de haber colaborado de manera destacada en el dise\u00f1o, fabricaci\u00f3n, pruebas e instalaci\u00f3n de DECam y en la toma de datos, tienen importantes responsabilidades en la gesti\u00f3n cient\u00edfica a d\u00eda de hoy.<\/p>\n\n\n\n<p>M\u00e1s informaci\u00f3n en&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.darkenergysurvey.org\/collaboration\"><em>www.darkenergysurvey.org\/collaboration<\/em><em>.<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><\/h3>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Art\u00edculo cient\u00edfico:&nbsp;<a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2402.10696\">https:\/\/arxiv.org\/abs\/2402.10696<\/a><\/h3>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Material gr\u00e1fico:<\/h3>\n\n\n\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" height=\"1080\" width=\"1080\" src=\"https:\/\/www.ift.uam-csic.es\/sites\/default\/files\/fig-1.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n\n\n\n<p>pie de foto:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p><em>Pie de foto 1: Se\u00f1al de las oscilaciones ac\u00fasticas de bariones (BAO) en los datos del Dark Energy Survey (DES). Cuando representamos el n\u00famero de pares de galaxias en funci\u00f3n de la separaci\u00f3n angular en el cielo, vemos un exceso de pares a 2.90 grados. Esto es provocado por las ondas BAO que han viajado cientos de millones de a\u00f1os luz desde el Big Bang. La onda ocupa un tama\u00f1o en el cielo algo superior a la predicha por el modelo est\u00e1ndar de cosmolog\u00eda y los datos de Planck. Cr\u00e9dito de la imagen: Dark Energy Survey Collaboration.<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" height=\"1080\" width=\"1080\" src=\"https:\/\/www.ift.uam-csic.es\/sites\/default\/files\/fig-2.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n\n\n\n<p>pie de foto:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p><em>Pie de foto 2: En dorado vemos la medida de la escala BAO del Dark Energy Survey, que se desv\u00eda del modelo est\u00e1ndar (l\u00ednea horizontal en 1 en este gr\u00e1fico) un 4%, mientras que las incertidumbres asociadas al an\u00e1lisis son del 2% (indicadas por la barra vertical). Esta discrepancia podr\u00eda ser una pista sobre la energ\u00eda oscura o podr\u00eda ser por mero azar, con un 5% de posibilidades. Esta medida se ha hecho observando galaxias que emitieron su luz cuando el Universo ten\u00eda aproximadamente la mitad de su edad actual, que es 14 mil millones de a\u00f1os. En azul se muestran medidas del Baryonic Oscillations Spectroscopic Survey (BOSS) y su extensi\u00f3n (eBOSS). DES nos da la medida m\u00e1s precisa cuando el Universo ten\u00eda unos 7 mil millones de a\u00f1os de edad. Cr\u00e9dito de la imagen: Dark Energy Survey Collaboration.<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" height=\"1080\" width=\"1920\" src=\"https:\/\/www.ift.uam-csic.es\/sites\/default\/files\/figura-3.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n\n\n\n<p>pie de foto:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p><em><br><\/em><em>Pie de foto 3: Izquierda: El Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO) en los andes chilenos. Centro: El telescopio V\u00edctor M. Blanco, con un espejo de 4m de di\u00e1metro. Se encuentra dentro de la c\u00fapula plateada del edificio central de la foto de la izquierda. Derecha: Plano focal de DECam (Dark Energy Camera). Contiene 62 sensores CCD ultrasensibles especialmente dise\u00f1ados para el proyecto DES y permite fotografiar el universo con una profundidad sin precedentes. Cr\u00e9dito de las im\u00e1genes:<\/em>&nbsp;<em>DOE\/FNAL\/DECam\/R. Hahn\/CTIO\/NOIRLab\/NSF\/AURA. Est\u00e1n disponibles de manera p\u00fablica en:&nbsp;<\/em><a href=\"https:\/\/noirlab.edu\/public\/es\/images\/\"><em>https:\/\/noirlab.edu\/public\/es\/images\/<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La medida obtenida fija la escala del universo cuando ten\u00eda la mitad de su edad actual con una precisi\u00f3n del 2%, la m\u00e1s precisa nunca obtenida para esa \u00e9poca. Los resultados se hicieron p\u00fablicos ayer. 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