La luz producida por los cuásares ha permitido a los científicos realizar importantes avances en la medición de la expansión temprana del universo, según un estudio del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en colaboración con las universidades de Ginebra, Osaka y Zhejiang. Estos objetos son agujeros negros supermasivos activos que emiten luz extremadamente brillante, lo que los convierte en herramientas valiosas para estudiar el universo distante. Al analizar la luz absorbida por los cuásares, los científicos han podido medir con mayor precisión la expansión del universo, que se remonta a entre 10.000 y 12.000 millones de años.
La investigación se basa en las interacciones entre cuásares y bariones (partículas ordinarias de materia) que crearon un patrón en el universo primitivo. Este modelo se llama "escala BAO" (oscilación acústica bariónica) y es la regla estándar para calcular la expansión del universo. La "danza" entre cuásares y bariones es un fenómeno observado en la difusión de gases intergalácticos, que proporciona una medida precisa para estudiar las primeras etapas del universo. Al ejecutar una serie de simulaciones cosmológicas que cubren el vasto universo, los resultados obtenidos mejoran significativamente la precisión de las mediciones.
Las oscilaciones acústicas de los bariones son fundamentales para comprender la evolución del universo. Estas fluctuaciones ocurrieron cuando el universo era extremadamente denso y caliente, cuando la luz y la materia interactuaban constantemente. Cuando se examina en detalle este período, las fluctuaciones aparecen como picos en la distribución material. Debido a su precisión y confiabilidad, BAO se ha convertido en una herramienta importante para los cosmólogos, ya que permite limitar los modelos teóricos a datos de observación y estimar el tamaño y la distancia de objetos extremadamente distantes.
El principal resultado de este estudio es la identificación de cambios sistemáticos a escala BAO que hasta ahora han pasado desapercibidos. Los investigadores descubrieron este efecto estudiando los llamados bosques Lyman-alfa, una colección de líneas de absorción que aparecen en el espectro de los cuásares y trazan la distribución de la materia en el universo. Esta nueva observación proporciona información sin precedentes sobre las estimaciones de la tasa de expansión del universo, lo que a su vez mejora nuestra comprensión de la naturaleza de la energía oscura, el misterioso ingrediente que impulsa la aceleración del universo.
El estudio se basa en más de mil simulaciones cosmológicas, cada una de las cuales cubre una gran franja de espacio y tiempo. Sorprendentemente, gracias a la optimización del modelo, estas simulaciones pudieron ejecutarse en un tiempo relativamente corto. Estos resultados se verificaron mediante simulaciones computacionalmente más costosas que tardaron alrededor de 200.000 horas en ejecutarse en una supercomputadora. Utilizando estas simulaciones, los investigadores calibraron sus modelos y lograron una precisión sin precedentes en las mediciones cosmológicas.
Según las observaciones actuales, el universo está compuesto principalmente de materia oscura (24%) y energía oscura (73%), mientras que la materia bariónica representa sólo el 4% de la densidad total, lo que sigue siendo crucial para comprender la evolución del universo. Aunque la materia ordinaria constituye sólo una pequeña fracción del contenido del universo, es responsable de la formación de galaxias, estrellas y otros objetos observables que proporcionan la mayor parte de la información que tenemos sobre el pasado del universo.
Este descubrimiento marcó un hito importante en la cosmología y despertó un gran interés en la comunidad científica. Francesco Sinigaglia, investigador postdoctoral de la Universidad de Ginebra y autor principal del artículo, dijo que el estudio ofrece nuevas oportunidades para mejorar los modelos cosmológicos y explorar la naturaleza de la energía oscura. La investigación, publicada en Astrophysical Journal Letters, es un paso importante hacia una mejor comprensión de cómo evoluciona el universo y qué fuerzas están dando forma a su futuro.
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