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| Como Ricitos de Oro, el equipo comparó el número de cúmulos de galaxias medido con las predicciones de simulaciones numéricas para determinar qué respuesta era "la correcta". Crédito: Mohamed Abdullah (The National Research Institute of Astronomy and Geophysics, Egipto/Chiba University, Japón) |
Los científicos creen que el universo se compone de tres cosas: materia normal, materia oscura y energía oscura. La materia ordinaria son los átomos que componen todos los objetos cósmicos del universo, pero representa la proporción más pequeña del cosmos. Debido a la naturaleza misteriosa y oscura de la energía y la materia oscuras, es difícil determinar con exactitud qué proporción del universo representan. Pero, ¿qué hay de la materia?
¿Cuánta materia existe en el universo?
Un equipo internacional, incluidos científicos de la Universidad de Chiba, utilizó una técnica de eficacia probada para calcular la cantidad de materia normal en el universo: compararon el número y la masa observados de cúmulos de galaxias por unidad de volumen con las predicciones de simulaciones numéricas.
En un nuevo estudio, los científicos midieron con éxito la cantidad total de materia por segunda vez. Han descubierto que la materia constituye el 31% de la cantidad total de materia y energía del universo, y que el resto consiste en energía oscura.
Medir la cantidad de materia en el universo puede ayudar a comprender cómo evolucionó el universo y de qué está compuesto el resto.
La coautora es Gillian Wilson, asesora de posgrado de Abdullah y profesora de Física y Vicerrectora de Investigación, Innovación y Desarrollo Económico de la UC Merced. "El número de cúmulos observado en la actualidad, la llamada 'abundancia de cúmulos', es susceptible a las condiciones cosmológicas y, en particular, a la cantidad total de materia".
Anatoly Klypin, de la Universidad de Virginia, afirmó: "Un mayor porcentaje de la materia total del universo daría lugar a la formación de más cúmulos. Pero es difícil medir con precisión la masa de cualquier cúmulo de galaxias, ya que la mayor parte de la materia es oscura y no podemos verla directamente con telescopios."
Los científicos utilizaron un trazador indirecto de la masa de los cúmulos para superar esta dificultad. El hecho es que los cúmulos más masivos contienen más galaxias que los cúmulos menos masivos (relación de riqueza de masa: MRR). La relación masa-riqueza de cúmulos (MRR) es una herramienta cosmológica eficaz desde el punto de vista observacional y potencialmente poderosa para restringir la densidad de materia y la amplitud de las fluctuaciones mediante la técnica de la abundancia de cúmulos.
Dado que las galaxias están formadas por estrellas brillantes, contar el número de galaxias de un cúmulo puede utilizarse para inferir su masa total. Los científicos determinaron la masa total de cada cúmulo contando las galaxias de cada uno de los cúmulos de su muestra del Sloan Digital Sky Survey.
A continuación, compararon el número y la masa de cúmulos de galaxias hallados por unidad de volumen con las predicciones de modelos informáticos. La cantidad de materia en el universo que proporcionó el mejor ajuste entre observaciones y simulaciones fue del 31%, lo que concordaba perfectamente con los resultados de los estudios del satélite Planck sobre el fondo cósmico de microondas (CMB).
Tomoaki Ishiyama, de la Universidad de Chiba, declaró: "Hemos logrado realizar la primera medición de la densidad de materia utilizando el MRR, que concuerda perfectamente con la obtenida por el equipo Planck mediante el método CMB. Este trabajo demuestra además que la abundancia de cúmulos es una técnica competitiva para restringir los parámetros cosmológicos complementaria a las técnicas no basadas en cúmulos, como las anisotropías del CMB, las oscilaciones acústicas de bariones, las supernovas de tipo Ia o las lentes gravitacionales."
El estudio demuestra que la técnica MRR es una potente herramienta para determinar parámetros cosmológicos. También explica cómo puede aplicarse a los nuevos conjuntos de datos que están disponibles a partir de sondeos espectroscópicos y de imagen de galaxias de gran tamaño, amplitud y profundidad de campo, como los realizados con el telescopio Subaru, el Dark Energy Survey, el Dark Energy Spectroscopic Instrument, el telescopio Euclid, el telescopio eROSITA y el telescopio espacial James Webb.
Fuentes, créditos y referencias: