Los astrofísicos pueden usar mediciones del fondo cósmico de microondas, donde la radiación se formó 380.000 años después del Big Bang, para comprender cómo era el universo en su infancia. Y al observar la luz emitida por las galaxias lo suficientemente cerca de la Tierra para que los telescopios la detecten, los científicos pueden clasificar galaxias individuales para tener una idea de su distribución.
dijo Kerit Karkare, científico asociado del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y miembro principal de la Universidad de Stanford y el Instituto SLAC/Stanford Kavli de Astrofísica Molecular y Cosmología (KIPAC). Los físicos pueden utilizar la estructura a gran escala del universo para aprender sobre la energía oscura, la materia oscura, la inflación y los neutrinos.
Después de unos pocos miles de millones de años, las galaxias estaban demasiado lejos para que incluso los telescopios más poderosos pudieran resolverlas. Con las tecnologías actuales, los científicos solo pueden ver del cinco al diez por ciento del tamaño de todo el universo, que tiene unos 14 mil millones de años.
«Queremos medir el tamaño completo del universo porque eso nos da la mejor resolución en cosmología», dijo Karkare. «Resulta que el hecho de que algunas galaxias estén muy lejos y sean tenues no significa que no puedas detectarlas. Solo necesitamos nueva tecnología para ver el universo en su adolescencia, por así decirlo».
Él piensa que la técnica podría ser el mapeo de intensidad de línea (LIM). Con los co-investigadores principales, Peter Barry en la Universidad de Cardiff y Adam Anderson en el Fermi National Accelerator Laboratory del DOE, Karkar está desarrollando un nuevo tipo de detector que usará LIM para mapear galaxias demasiado lejanas para estudios convencionales.
«Es realmente divertido abrir nuevos caminos», dijo Karkare. «Si tenemos razón, significa que tendremos tecnología de observación que nos permitirá trazar la historia completa del universo y extraer la mayor cantidad de información cósmica posible».
Medida manchada, misma física
En lugar de usar un telescopio de alta resolución para identificar galaxias individuales, LIM usa un telescopio de baja resolución para estudiar la radiación total emitida por un grupo de galaxias. Como resultado, las imágenes de mapeo de densidad aparecen borrosas en comparación con las imágenes de estudios galácticos convencionales. Los investigadores aún pueden usarlos para descubrir la agrupación del universo: las regiones con más galaxias son más brillantes y las regiones con menos son más tenues.
«Resulta que esta imagen de densidad de línea contiene toda la cosmología y la física relacionada como la imagen convencional de exploración de galaxias», dijo Karkare.
La combinación de estas imágenes borrosas y el color de la luz les dice a los astrofísicos qué tan lejos están los cúmulos, al igual que en las encuestas tradicionales, para mapear el cúmulo en tres dimensiones.
«Si no necesita información sobre los detalles de galaxias individuales, esta técnica es probablemente la forma más eficiente de mapear el agrupamiento de esas galaxias y la gran estructura del universo a gran escala. La evolución de este mapa». dijo Risa Wechsler, directora de KIPAC, profesora de humanidades y ciencias y profesora de física y física de partículas y astrofísica en la Universidad de Stanford y SLAC: «Lleva la información en bruto sobre la física fundamental del cielo, incluida la naturaleza de la energía oscura y la inflación». .»
LIM se puede aplicar a cualquier longitud de onda de luz, dijo Karkare, y él y sus colegas detectarán en el rango de longitud de onda milimétrica porque las galaxias distantes son más brillantes en ese rango.
Las primeras galaxias son polvorientas, condiciones ideales para la formación de estrellas. La luz de estas estrellas es absorbida por el polvo y luego el polvo se irradia hacia afuera en longitudes de onda más largas. Cuando esta luz viaja a la Tierra, se expande en longitudes de onda más largas y se puede ver desde los observatorios terrestres en longitudes de onda de aproximadamente un milímetro.
Pero esta señal es todavía muy débil.
«Se necesitan años y años de promediar las observaciones de una porción de cielo aparentemente vacía antes de poder obtener señales muy, muy débiles», dijo Karkare.
Mientras que otros experimentos toman medidas LIM en longitudes de onda milimétricas, el nuevo tipo de instrumento que Karkare está ayudando a desarrollar, el Mapeador de Intensidad de Línea de Verano (SPT-SLIM) del Telescopio del Polo Sur, hará que este tipo de medida sea más sensible que nunca para llegar a la mediana edad. el universo misterioso.
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