Las matemáticas que Albert Einstein ideó para describir el funcionamiento gravitacional del Universo físico a principios del siglo XX todavía se mantienen firmes.
En una de las mayores pruebas de relatividad general Hasta la fecha, un enorme equipo de astrónomos ha cartografiado la distribución de casi 6 millones de galaxias a lo largo de 11 mil millones de años de la historia del Universo.
La forma en que la gravedad agrupa estas galaxias a lo largo de las hebras de la red cósmica contra la atracción externa de la expansión del Universo, y la forma en que esa red evoluciona con el tiempo, es exactamente consistente con las predicciones hechas por la famosa teoría de Einstein.
Es, quizás, la prueba de relatividad general más grande hasta la fecha, que abarca la mayor parte de los 13.800 millones de años de historia del Universo, lo que significa que la teoría se sostiene tanto en las escalas más grandes como en las más grandes. el mas pequeño.
Los hallazgos han sido enviados para publicación y están disponibles en tres nuevas preimpresiones subido a arXiv antes de revisión por pares.
“La relatividad general ha sido probada muy bien a escala de sistemas solares, pero también necesitábamos probar que nuestra suposición funciona a escalas mucho mayores”. dice la cosmóloga Pauline Zarrouk del Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas.
“Estudiar el ritmo al que se formaron las galaxias nos permite probar directamente nuestras teorías y, hasta ahora, nos estamos alineando con lo que predice la relatividad general a escalas cosmológicas”.
La gravedad es fundamental para el funcionamiento del Universo. Nosotros no lo sé qué es o por qué es, simplemente que los objetos con masa tienden a atraer a otros objetos con masa; que la fuerza de la atracción es directamente proporcional a la masa; y que altera la geometría del espacio-tiempo alrededor de una masa.
También se comporta como un pegamento que une al Universo. Grandes filamentos de campos gravitacionales generados por materia oscura abarcar todo el Universo en un tipo de red; y la mayor parte de la materia del Universo se distribuye a lo largo del hebras y nodos de esta red cósmica.
Es predecible y mensurable y, hasta ahora, está extremadamente bien limitado y definido por la teoría de la relatividad general. Pero encontrar fallas en la teoría podría revelar soluciones a algunos problemas notablemente espinosos, como las diferencias irreconciliables entre la mecánica cuántica y la física clásica. Así que los científicos siguen hurgándolo para ver si el contenido del Universo se ve exactamente como la relatividad general dice que debería ser, en todas las escalas.
Esto nos lleva a la investigación dirigida por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Energía Oscura Instrumento Espectroscópico (DESI), una enorme colaboración internacional que actualmente está trabajando para mapear el Universo observable para desentrañar sus mayores secretos. ha estado operativo desde 2019; Los nuevos resultados se basan en un análisis detallado y ampliado de sólo el primer año de datos obtenidos por el instrumento.
La Colaboración DESI utilizó esos datos para realizar un minucioso estudio de 5,7 millones de galaxias y quásares a lo largo de la historia del Universo, mapeando su crecimiento, evolución y distribución a lo largo de la red cósmica desde el Universo temprano hace 11 mil millones de años.
Utilizaron la teoría de la relatividad general para predecir el crecimiento y la distribución de la red cósmica, y descubrieron que el Universo en el que vivimos se ha comportado como la relatividad dice que debería hacerlo, en una escala cósmica épica. Agregue más gravedad, o elimine un poco, y el Universo ya no tendrá el mismo aspecto.
El resultado surge tras un artículo de principios de este año que midió la tasa de expansión del universo basado en reliquias cósmicas de ondas acústicas que se congelaron cuando se disipó la niebla atómica que llenaba el Universo primitivo. La Colaboración DESI espera que los esfuerzos en curso sigan arrojando luz sobre la evolución del Universo y, a su vez, las misteriosas fuerzas que lo impulsan.
“Esta es la primera vez que DESI analiza el crecimiento de la estructura cósmica”, dice el físico Dragan Huterer de la Universidad de Michigan. “Estamos mostrando una nueva y tremenda capacidad para sondear la gravedad modificada y mejorar las limitaciones de los modelos de energía oscura. Y es sólo la punta del iceberg”.
Los resultados también impusieron restricciones al límite superior de la masa del neutrinouna partícula tan ‘fantasmal’ que hemos estado incapaz de pesarlo con precisión.
La encuesta aún está en curso, al igual que el trabajo de la Colaboración. Actualmente, los investigadores están analizando los datos de los primeros tres años de funcionamiento de DESI. Cuando el instrumento complete su trabajo, habrá recopilado datos sobre más de 40 millones de galaxias y quásares.
Una de las mayores esperanzas es que ayude a revelar la naturaleza de la materia oscura, la misteriosa materia invisible. algo responsable de generar gravedad extra en el Universo; y la energía oscura, la misteriosa invisible algo responsable de impulsar la expansión cada vez más acelerada del Universo.
“La materia oscura constituye aproximadamente una cuarta parte del Universo, y la energía oscura representa otro 70 por ciento, y no sabemos realmente qué es ninguna de las dos”. dice el físico Mark Maus del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California Berkeley.
“La idea de que podamos tomar fotografías del Universo y abordar estas grandes y fundamentales cuestiones es alucinante”.
Los papeles del equipo ya están disponibles en el servidor de preimpresión arXiv.