El universo en expansión desde el primer destello del Big Bang. El universo observable está compuesto por 69,4% de energía oscura, 25,8% de la materia oscura fría y 4,8% de átomos, es decir, la materia ordinaria. (Crédito imagen : ESA)

Los resultados de los físicos en Bochum han desafiado el Modelo Estándar de Cosmología. Los datos infrarrojos, que se han incluido recientemente en el análisis, podrían ser decisivos.

Los cosmólogos de Bochum encabezados por el profesor Hendrik Hildebrandt han obtenido nuevos conocimientos sobre la densidad y la estructura de la materia en el Universo. Hace varios años, Hildebrandt ya había estado involucrado en un consorcio de investigación que había señalado discrepancias en los datos entre diferentes grupos.

Los valores determinados para la densidad de la materia y la estructura diferían según el método de medición. Un nuevo análisis, que incluía datos infrarrojos adicionales, hizo que las diferencias se destacaran aún más. Podrían indicar que esta es la falla en el Modelo Estándar de Cosmología.

Rubin, la revista científica de la Ruhr-Universitat Bochum, ha publicado un informe sobre la investigación de Hendrik Hildebrandt. El último análisis del equipo de investigación, llamado Kilo-Degree Survey, se publicó en la revista Astronomy and Astrophysics en enero de 2020.

Dos métodos para determinar la estructura de la materia.

Los equipos de investigación pueden calcular la densidad y la estructura de la materia en función del fondo cósmico de microondas, una radiación que se emitió poco después del Big Bang y que todavía se puede medir hoy. Este es el método utilizado por el Equipo de Investigación Planck.

El equipo de Kilo-Degree Survey, así como varios otros grupos, determinaron la densidad y la estructura de la materia utilizando el efecto de lente gravitacional: a medida que los objetos de alta masa desvían la luz de las galaxias, estas galaxias aparecen en una forma distorsionada en una ubicación diferente a la de ellas en realidad son vistas desde la Tierra.

En base a estas distorsiones, los cosmólogos pueden deducir la masa de los objetos desviadores y, por lo tanto, la masa total del Universo. Sin embargo, para hacerlo, necesitan conocer las distancias entre la fuente de luz, el objeto desviador y el observador, entre otras cosas. Los investigadores determinan estas distancias con la ayuda del desplazamiento al rojo, lo que significa que la luz de las galaxias distantes llega a la Tierra desplazada hacia el rango rojo.

Nueva calibración usando datos infrarrojos

Para determinar las distancias, los cosmólogos toman imágenes de galaxias a diferentes longitudes de onda, por ejemplo, una en el azul, una en el verde y otra en el rango rojo; Luego determinan el brillo de las galaxias en las imágenes individuales. Hendrik Hildebrandt y su equipo también incluyen varias imágenes del rango infrarrojo para determinar la distancia con mayor precisión.

Los análisis anteriores ya habían demostrado que los datos de fondo de microondas del Equipo Planck se desvían sistemáticamente de los datos del efecto de lente gravitacional. Dependiendo del conjunto de datos, la desviación fue más o menos pronunciada; fue más pronunciado en la Encuesta de Kilo-Grado.

«Nuestro conjunto de datos es el único basado en el efecto de lente gravitacional y calibrado con datos infrarrojos adicionales», dice Hendrik Hildebrandt, profesor de Heisenberg y jefe del grupo de investigación RUB Observational Cosmology en Bochum. «Esta podría ser la razón de la mayor desviación de los datos de Planck».

Para verificar esta discrepancia, el grupo evaluó el conjunto de datos de otro equipo de investigación, el Dark Energy Survey, utilizando una calibración similar. Como resultado, estos valores también se desviaron aún más fuertemente de los valores de Planck.

Debate en círculos de expertos.

Actualmente, los científicos debaten si la discrepancia entre los conjuntos de datos es en realidad una indicación de que el Modelo Estándar de Cosmología es incorrecto o no. El equipo de la Encuesta de Kilo-Grado ya está trabajando en un nuevo análisis de un conjunto de datos más completo que podría proporcionar más información. Se espera que proporcione datos aún más precisos sobre la densidad y la estructura de la materia en la primavera de 2020.

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