La mesura més precisa de lʼUnivers

Representació del nou mesurament de les dimensions de l’Univers. Les esferes grises mostren el patró de les oscil·lacions acústiques de barions (BAO) dels inicis de l’Univers. Actualment, les galàxies tenen una lleugera tendència a alinear-se en les esferes: en comparar el radi de les esferes (línia blanca) amb el valor predit, es pot determinar amb l’1 % de precisió a quina distància de les galàxies es troben. Imatge: Zosia Rostomian (Laboratori Nacional Lawrence Berkeley)
Representació del nou mesurament de les dimensions de l’Univers. Les esferes grises mostren el patró de les oscil·lacions acústiques de barions (BAO) dels inicis de l’Univers. Actualment, les galàxies tenen una lleugera tendència a alinear-se en les esferes: en comparar el radi de les esferes (línia blanca) amb el valor predit, es pot determinar amb l’1 % de precisió a quina distància de les galàxies es troben. Imatge: Zosia Rostomian (Laboratori Nacional Lawrence Berkeley)
Recerca
(09/01/2014)

Investigadors del projecte internacional Espectroscopi Detector dʼOscil·lació de Barions (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS) han mesurat amb una precisió sense precedents de lʼ1 % la distància a galàxies llunyanes, situades a més de 6.000 milions dʼanys llum. En aquest treball, anunciat ahir durant la reunió anual de la Societat Astronòmica Americana, hi han participat els investigadors de l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) Licia Verde i Antonio Cuesta. Aquestes mesures posen nous límits a les propietats de la «misteriosa» energia fosca que es creu que omple lʼespai buit i que provoca lʼexpansió accelerada de lʼUnivers.

Representació del nou mesurament de les dimensions de l’Univers. Les esferes grises mostren el patró de les oscil·lacions acústiques de barions (BAO) dels inicis de l’Univers. Actualment, les galàxies tenen una lleugera tendència a alinear-se en les esferes: en comparar el radi de les esferes (línia blanca) amb el valor predit, es pot determinar amb l’1 % de precisió a quina distància de les galàxies es troben. Imatge: Zosia Rostomian (Laboratori Nacional Lawrence Berkeley)
Representació del nou mesurament de les dimensions de l’Univers. Les esferes grises mostren el patró de les oscil·lacions acústiques de barions (BAO) dels inicis de l’Univers. Actualment, les galàxies tenen una lleugera tendència a alinear-se en les esferes: en comparar el radi de les esferes (línia blanca) amb el valor predit, es pot determinar amb l’1 % de precisió a quina distància de les galàxies es troben. Imatge: Zosia Rostomian (Laboratori Nacional Lawrence Berkeley)
Recerca
09/01/2014

Investigadors del projecte internacional Espectroscopi Detector dʼOscil·lació de Barions (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS) han mesurat amb una precisió sense precedents de lʼ1 % la distància a galàxies llunyanes, situades a més de 6.000 milions dʼanys llum. En aquest treball, anunciat ahir durant la reunió anual de la Societat Astronòmica Americana, hi han participat els investigadors de l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) Licia Verde i Antonio Cuesta. Aquestes mesures posen nous límits a les propietats de la «misteriosa» energia fosca que es creu que omple lʼespai buit i que provoca lʼexpansió accelerada de lʼUnivers.

Tota mesura comporta cert grau dʼincertesa, que es pot expressar com un percentatge dʼallò que és mesurat: si es mesura, per exemple, una distància de 200 km amb un error de 2 km respecte al valor real, la precisió seria de lʼ1 %. En astronomia tan sols uns pocs centenars dʼestrelles i alguns cúmuls estel·lars estan prou a prop perquè les distàncies mesurades tinguin una precisió de lʼ1 %. Gairebé totes aquestes estrelles estan únicament a uns quants milers dʼanys llum de distància, dins de la nostra galàxia, la Via Làctica. Per tant, arribar a mesurar distàncies un milió de vegades més llunyanes amb aquesta precisió és un repte en astronomia.

Per dur a terme aquests mesuraments, el BOSS ha utilitzat la mesura de les anomenades oscil·lacions acústiques de barions (BAO), unes ones periòdiques de lʼUnivers primitiu que permeten conèixer la distribució de galàxies a lʼUnivers. Aquestes ones de so tenen una longitud coneguda que es pot fer servir per mesurar distàncies i deduir el ritme dʼexpansió de lʼUnivers en el passat. Com que la grandària original dʼaquestes ones és conegut, seʼn pot obtenir la mesura actual per cartografiar galàxies, la qual cosa ha permès situar 1,2 milions de galàxies.

Concretament, els investigadors de lʼICCUB han dut a terme els càlculs necessaris per determinar com aquesta mesura de la distància mitjana a aquestes galàxies afecta el nostre coneixement del contingut de matèria i energia de lʼUnivers. Per fer-ho, han utilitzat recursos de computació propis de lʼICCUB i dʼaltres institucions dels Estats Units, gràcies a una col·laboració amb la Universitat de Yale.

Tal com explica Cuesta, «els resultats dʼaquests càlculs restringeixen els possibles valors dels sis paràmetres que descriuen el nostre Univers, com són lʼexpansió de lʼUnivers en el moment present, el contingut de matèria fosca o la curvatura de lʼUnivers». Aquests resultats són complementaris als obtinguts amb altres mesuraments, per la qual cosa Licia Verde conclou que «la precisió de la mesura de distància del BOSS, complementada amb aquestes altres fonts dʼinformació cosmològica, ofereix la millor determinació aconseguida fins ara de la història de lʼexpansió de lʼUnivers, de la seva geometria i del seu contingut de matèria i energia».

Fins ara, els mesuraments del BOSS semblen consistents amb una forma dʼenergia fosca que es manté constant a través de la història de lʼUnivers. Aquesta constant cosmològica és un dels sis números necessaris per fer un model que uneixi la forma i lʼestructura a gran escala de lʼUnivers.

El projecte BOSS, que lidera David Schlegel, del Laboratori Nacional Lawrence Berkeley, forma part del tercer projecte dʼExploració Digital de lʼEspai Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III), i entre dʼaltres, hi participa un grup dʼastrofísics espanyols. LʼSDSS es va iniciar lʼany 2000 i des del principi ha examinat més dʼuna quarta part del cel nocturn i ha produït el mapa tridimensional en color de lʼUnivers més gran que sʼhagi fet mai.

Enllaç a la nota de lʼSDSS-III