Un equipo de investigadores del grupo de Cosmolog\u00eda del Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias (IAC) ha obtenido una de las medidas m\u00e1s precisas de la masa que contienen los c\u00famulos de galaxias y su relaci\u00f3n con la cantidad de gas caliente en dichas estructuras. Para ello, se ha estudiado la din\u00e1mica de las galaxias en 570 c\u00famulos seleccionados a partir de los cat\u00e1logos que proporcion\u00f3 el sat\u00e9lite Planck (ESA).<\/p>\n
Este estudio ha culminado un esfuerzo observacional de cuatro a\u00f1os, en el que se han obtenido m\u00e1s de 10.000 espectros en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) y el Gran Telescopio Canarias (GTC), ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos, as\u00ed como datos del archivo p\u00fablico del Sloan Digital Sky Survey (SDSS). El resultado permite inferir la cantidad de materia oscura que existe en el Universo.<\/p>\n
Los c\u00famulos de galaxias son las mayores estructuras ligadas gravitatoriamente en el Universo. La caracterizaci\u00f3n de su distribuci\u00f3n espacial y temporal proporciona una de las herramientas m\u00e1s poderosas de la cosmolog\u00eda moderna para determinar el origen y el contenido energ\u00e9tico del Universo, el ritmo de expansi\u00f3n durante la evoluci\u00f3n c\u00f3smica y los detalles del proceso de formaci\u00f3n de todas las estructuras a gran escala que observamos en el Universo hoy d\u00eda.<\/p>\n
Estas inmensas agrupaciones no s\u00f3lo est\u00e1n constituidas por galaxias, las cuales apenas conforman un 2% de la masa total de los c\u00famulos. Adem\u00e1s, contienen gas extremadamente caliente, que da cuenta del 15% de su masa, y mucha materia oscura, m\u00e1s de un 80% de la masa total. Esta naturaleza ‚multicomponente‘ de los c\u00famulos de galaxias hace que se puedan estudiar haciendo uso de una gran variedad de t\u00e9cnicas observacionales. As\u00ed, mientras que el gas caliente puede observarse en rayos X y microondas, la componente gal\u00e1ctica es principalmente visible en el \u00f3ptico e infrarrojo.<\/p>\n
Por otro lado, para estudiar la distribuci\u00f3n de la materia oscura, se usan varios m\u00e9todos indirectos. Generalmente, la masa total (incluyendo la componente oscura) se suele trazar usando el efecto de lente gravitatoria que produce la gran concentraci\u00f3n de materia de los c\u00famulos sobre las im\u00e1genes de objetos que se encuentran a lo largo de la l\u00ednea de visi\u00f3n de los mismos.<\/p>\n
Estas medidas suelen proporcionar una alta precisi\u00f3n. Sin embargo, este nuevo estudio ha usado la medida de las velocidades de las galaxias para inferir la gravedad total presente en estas estructuras, logrando por primera vez una precisi\u00f3n comparable a las medidas del efecto de lente gravitatoria.<\/p>\n
A trav\u00e9s de los mapas de microondas del sat\u00e9lite Planck, tambi\u00e9n se ha podido estimar cu\u00e1nta masa en gas contienen los c\u00famulos y, de manera indirecta, inferir la masa total. Cabr\u00eda esperar que todas estas t\u00e9cnicas coincidan, arrojando un valor \u00fanico para la masa de los c\u00famulos. Sin embargo, esto no sucede, debido a que cada t\u00e9cnica adolece de ciertas diferencias intr\u00ednsecas. Pero compar\u00e1ndolas, se puede conocer de forma precisa dichas diferencias y, por tanto, conocer mejor la masa real de los c\u00famulos de galaxias.<\/p>\n
Con este objetivo en mente, el equipo de investigadores ha recurrido a los dos cat\u00e1logos PSZ1 y PSZ2 de c\u00famulos de galaxias detectados por el sat\u00e9lite Planck y que ofrecen una estimaci\u00f3n de la masa de los c\u00famulos a partir de su se\u00f1al en microondas. Por otro lado, la masa din\u00e1mica de estos c\u00famulos, ha podido estimarse midiendo las velocidades radiales de las galaxias con t\u00e9cnicas de espectroscopia.<\/p>\n
Estas observaciones han sido realizadas en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) y el Gran Telescopio Canarias (GTC) del Observatorio del Roque de los Muchachos. „Hemos realizado un gran esfuerzo observacional durante a\u00f1os, con el que hemos explorado m\u00e1s de 400 c\u00famulos de galaxias de los cat\u00e1logos PSZ1 y PSZ2“, apunta Rafael Barrena, astrof\u00edsico del IAC y miembro del grupo de investigadores.<\/p>\n
„Los resultados obtenidos para el cat\u00e1logo PSZ1 de Planck muestran que las estimaciones de masa seg\u00fan la cantidad de gas proporcionan valores un 20% menores que los basados en la din\u00e1mica de sus galaxias“, se\u00f1ala Antonio Ferragamo, investigador del IAC que ha centrado su tesis doctoral en el presente estudio. „Estos resultados se confirman para los c\u00famulos del cat\u00e1logo PSZ2 de Planck y son compatibles con medidas que otros autores han obtenido aplicando t\u00e9cnicas diferentes (rayos X, efecto lente gravitatoria, etc\u00e9tera)“, explica.<\/p>\n
Por su parte, Alejandro Aguado, investigador del IAC que tambi\u00e9n ha realizado su tesis doctoral bas\u00e1ndose en los resultados de este trabajo, destaca que „la importancia del estudio radica, por un lado, en la alta precisi\u00f3n obtenida para la medida din\u00e1mica de la masa, con un error menor del 10%, lo cual supone un hito en el hist\u00f3rico de medidas de esta magnitud; y por otro lado, su consistencia con el valor estimado por el consorcio Planck (Planck Col. XX, 2014)“. Y a\u00f1ade: „Hoy, muy pocas medidas ofrecen un error estad\u00edstico tan bajo y esto es debido a la gran cantidad de c\u00famulos usados en la muestra“.<\/p>\n
Desde una perspectiva cosmol\u00f3gica, la confirmaci\u00f3n de este valor plantea nuevas inc\u00f3gnitas. „Con los datos del sat\u00e9lite Planck encontramos que hay una aparente tensi\u00f3n entre la cantidad de materia oscura del Universo predicha a partir de las medidas de abundancia de c\u00famulos de galaxias y la inferida a partir de los mapas del fondo c\u00f3smico de microondas (CMB), la radiaci\u00f3n f\u00f3sil procedente de los or\u00edgenes del Universo“, explica Jos\u00e9 Alberto Rubi\u00f1o, astrof\u00edsico del IAC y miembro del grupo de investigadores.<\/p>\n
„Los valores de materia oscura inferidos a partir de las abundancias de c\u00famulos de galaxias son un 5% mayores que los que se basan en medidas del CMB y, a su vez, estas \u00faltimas indican que la cantidad de c\u00famulos de galaxias que hemos detectado deber\u00eda haber sido ligeramente superior“, se\u00f1ala.<\/p>\n
Los resultados encontrados con este trabajo, que han sido publicados recientemente en la revista especializada ‚Astronomy & Astrophysics‘, demuestran que las abundancias de c\u00famulos de galaxias y los datos del CMB producen modelos cosmol\u00f3gicos ligeramente diferentes, una tensi\u00f3n que ya fue anticipada por la colaboraci\u00f3n Planck.<\/p>\n
„Si la diferencia entre la masa inferida a partir del gas y la masa din\u00e1mica hubiera resultado ser de alrededor del 35% en lugar del 20% como medimos, esta ligera tensi\u00f3n entre los modelos cosmol\u00f3gicos reconstruidos habr\u00eda desaparecido“, apunta Rubi\u00f1o.<\/p>\n
„Resolver esta discrepancia puede proporcionarnos una herramienta para determinar en el futuro la masa de los neutrinos a trav\u00e9s de sus efectos en Cosmolog\u00eda o incluso darnos indicios de la necesidad de introducir modificaciones al modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar o a la Relatividad General“, subraya el investigador.<\/p>\n
„La explicaci\u00f3n de esta aparente discrepancia es uno de los grandes interrogantes en la cosmolog\u00eda actual, que permanece despu\u00e9s de nuestro trabajo y que habr\u00e1 que continuar investigando en a\u00f1os venideros“, se\u00f1ala Barrena. „Misiones espaciales tales como EUCLID (ESA) o Litebird (JAXA\/ESA), en las que el IAC participa activamente, jugar\u00e1n un papel esencial en un futuro muy cercano“, concluye.<\/p>\n
Otros investigadores del IAC que han participado en este proyecto son Alina Streblyanska, Denis Tramonte, Ricardo G\u00e9nova Santos, Angela Hempel y Heidi Lietzen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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