Los astrónomos del Sloan Digital Sky Survey realizan la medición más precisa hasta la fecha de la tasa de expansión del universo

Los astrónomos del Sloan Digital Sky Surveu (SDSS) usaron 140.000 cuásares lejanos para medir la tasa de expansión del Universo en los primeros tiempos de su existencia, cuando solo tenía un cuarto de su edad actual. A día de hoy, es la mejor medida realizada desde que se produjo el Big Bang hace 13.800 millones de años. Investigadores del Irfu, (CEA) y del CNRS desempeñaron un papel de primer plano en la obtención de este resultado.

El Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), principal componente de la tercera generación de informes SDSS, ha sido el primero en usar los transmisores gigantes que son los cuásares para cartografiar la distribución del gas de hidrógeno intergaláctico, y así medir la estructura del universo joven. Investigadores del Instituto de Investigación sobre las leyes fundamentales del universo (del CEA) realizan la selección de los objetos a observar, mientras el catálogo de cuásares BOSS final está producido por los investigadores del laboratorio Astropartículas y Cosmología (CNRS/CEA/Universidad Paris Diderot/Observatoire de Paris/CNES) y del Instituto de Astrofísica de París (CNRS / Universidad Pierre et Marie Curie).

Hace tres años, BOSS utilizó 14.000 cuásares para producir los mapas 3D del universo más grandes.

Hace dos años, con 48.000 cuásares, BOSS detectó en esos mapas las oscilaciones acústicas de barión, prueba de las inhomogeneidades del universo primordial. Hoy, gracias a un catálogo de más de 140.000 cuásares, BOSS obtuvo con extrema precisión el tamaño de esas estructuras, que fueron presentadas durante la reunión del mes de abril de 2014 de la sociedad americana de física en Savannah, Georgia.

Esos últimos resultados fueron conseguidos gracias a un equipo internacional liderado por investigadores del CEA y del CNRS, que han estudiado la distribución del gas hidrógeno, lo que permite medir las distancias en el universo joven. Un segundo equipo, dirigido por el laboratorio Lauwrence Berkeley National Laboratory, compara la repartición de los cuásares con la del gas hidrógeno. Los dos análisis BOSS combinados establecen que el Universo de hace 10.800 millones de años tenía una tasa de expansión equivalente a la tasa medida en la actualidad. La deceleración de la expansión que prevalía hace 10.800 millones de años ha sido efectivamente seguida por una reciente aceleración.

Medir la tasa de expansión del Universo a lo largo de su historia es la clave que posiblemente podría permitir determinar la naturaleza de la Energía oscura, responsable del aumento de la misma tasa de expansión del universo a lo largo de los últimos 6.000 millones de años. La exploración por BOSS del universo cuando solo tenía un cuarto de su edad actual, en el momento en el que la energía oscura desempeñaba aún un papel insignificante, permitió establecer una medida de referencia.

BOSS determina la tasa de expansión del Universo en el universo lejano, gracias a la medida del tamaño de las oscilaciones acústicas de bariones (BAO), que son una firma impresa de la forma en que se distribuye la materia, y que resulta de las ondas sonoras que se han propagado en el universo primordial. Dicha huella es visible en la distribución de las galaxias, cuásares e hidrógeno intergaláctico a través del cosmos.
Cuando la luz de un cuásar lejano pasa por el gas hidrógeno distribuido en el universo entero, las regiones más densas absorben más luz. Cuando el espectro del cuásar se observa finalmente en la Tierra gracias a BOSS, contiene picos de absorción que corresponden a las regiones densas atravesadas por la luz del cuásar. Combinando un número suficiente de espectros de cuásares de buena calidad y suficientemente cercanos, la posición de los nubes de gases permite producir un mapa 3D. BOSS utiliza esos mapas para medir el tamaño de los BAO en diferentes épocas cósmicas, lo que le permite determinar las tasas de expansión.

A pesar del carácter muy novedoso del método elegido, las medidas de precisión conseguidas en este caso superan hasta las hipótesis más optimistas.

Última modificación: 07/05/2014

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