Nuevos conocimientos sobre supernovas proporcionan pistas sobre la expansión del universo

Nuevos conocimientos sobre supernovas proporcionan pistas sobre la expansión del universo

Una década de descubrimiento de la energía oscura: nuevos conocimientos sobre supernovas proporcionan pistas sobre la expansión del universo

Un ejemplo de una supernova detectada por el Dark Energy Survey dentro del campo cubierto por uno de los detectores individuales de la Dark Energy Camera. La supernova explotó en una galaxia espiral a unos 600 millones de años luz de distancia con un corrimiento al rojo = 0,04528. Es una de las supernovas más cercanas de la muestra. En el recuadro, la supernova es un pequeño punto en la esquina superior derecha del centro de la brillante galaxia. Crédito: Colaboración DES

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Swinburne han contribuido a un estudio histórico que complicará nuestra comprensión del universo.

El trabajo esta publicado. arXiv Servidor de preimpresión.

El Dark Energy Survey (DES), cuyos resultados se publicaron hoy, representa el trabajo de más de 400 astrofísicos, astrónomos y cosmólogos de 25 instituciones.

Los científicos del DES tomaron datos de 758 noches durante seis años para comprender la naturaleza de la energía oscura y medir la tasa de expansión del universo. Descubrieron que la densidad de la energía oscura en el universo podría cambiar con el tiempo, según la nueva teoría compleja.

La Dra. Michelle Dixon de Swinburne, junto con el profesor Karl Glazebrook y el profesor emérito Jeremy Mold del Centro de Astrofísica y Supercomputación de la Universidad Tecnológica de Swinburne. Anais Müller formó parte del equipo que trabajó en este análisis revolucionario.

«Estos resultados, una colaboración entre cientos de científicos de todo el mundo, son un testimonio del poder de la cooperación y el trabajo duro para lograr avances científicos importantes», afirmó el Dr. dice Möller.

«Estoy muy orgulloso del trabajo que hemos realizado como equipo; es un análisis increíblemente exhaustivo que reduce nuestras incertidumbres a un nuevo nivel y muestra el poder del estudio de la energía oscura. No solo utilizamos datos de última generación, , pero desarrollé métodos pioneros para extraer la máxima información del estudio de supernovas. Estoy especialmente orgulloso de esto, porque desarrollé un método con aprendizaje automático para seleccionar las supernovas que se utilizarán para el estudio».

En 1998, los astrofísicos descubrieron que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, lo que explica una entidad misteriosa llamada energía oscura, que constituye aproximadamente el 70% de nuestro universo. En aquella época, los astrofísicos coincidieron en que la expansión del universo debía estar frenándose debido a la gravedad.

Este descubrimiento revolucionario, logrado con observaciones de un tipo específico de estrella en explosión conocida por los astrofísicos como supernova Tipo 1a, fue reconocido con el Premio Nobel de Física en 2011.

Ahora, 25 años después del descubrimiento inicial, el Dark Energy Survey es la culminación de una década de investigación realizada por científicos de todo el mundo, que han analizado más de 1.500 supernovas utilizando fuertes restricciones a la expansión del universo. Este es el mayor número de supernovas de tipo 1a jamás utilizado para limitar la energía oscura a partir de un solo estudio que examina grandes escalas de tiempo cósmicas.

Los resultados resultantes son consistentes con el modelo cosmológico estándar actual del universo con expansión acelerada. Sin embargo, los hallazgos no son lo suficientemente concluyentes como para descartar un modelo más complejo.

«Aún queda mucho por descubrir sobre la energía oscura, pero este análisis puede considerarse el estándar de oro en cosmología de supernovas durante algún tiempo», afirmó el Dr. dice Möller. «Este análisis también aporta métodos innovadores que se utilizarán en la próxima generación de estudios, por lo que estamos dando un salto adelante en la forma en que hacemos ciencia. Estoy emocionado de descubrir más sobre el misterio de la energía oscura en la próxima década».

Un pionero de los nuevos métodos.

Un nuevo estudio fue pionero en un nuevo método de uso de la fotometría con cuatro filtros sin precedentes: para encontrar supernovas, clasificarlas y medir sus curvas de luz. Utilizando el aprendizaje automático moderno para seleccionar estas supernovas de tipo 1a, el Dr. Creado por Moller.

«Es un momento muy emocionante para ver cómo esta tecnología innovadora aprovecha el poder de los grandes estudios astronómicos», afirma. «Pudimos obtener más supernovas de tipo 1a que antes, pero probamos exhaustivamente estos métodos porque queríamos realizar mediciones más precisas de la física fundamental de nuestro universo».

La técnica requiere datos de supernovas de tipo 1a, que ocurren cuando una estrella muerta extremadamente densa conocida como enana blanca alcanza una masa crítica y explota. Dado que la masa crítica es casi la misma para todas las enanas blancas, todas las supernovas de tipo 1a tienen aproximadamente la misma luminosidad verdadera y cualquier diferencia restante se puede calibrar. Entonces, cuando los astrofísicos comparan el brillo aparente de dos supernovas de tipo 1a vistas desde la Tierra, pueden determinar sus distancias relativas a nosotros.

Los astrofísicos rastrean la historia de la expansión cósmica con grandes patrones de supernovas que abarcan una amplia gama de distancias. Para cada supernova, combinan su distancia con una medida de su corrimiento al rojo: qué tan rápido se aleja de la Tierra debido a la expansión del universo. Pueden utilizar ese historial para determinar si la densidad de energía oscura es constante o ha cambiado con el tiempo.

Los resultados encontraron w = –0,80 +/- 0,18 utilizando solo supernovas. Combinadas con datos complementarios del Telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea, las barras de error se acercan a w -1. Para llegar a una conclusión definitiva, los científicos necesitan más datos utilizando la nueva encuesta.

Los investigadores del DES utilizaron técnicas avanzadas de aprendizaje automático para ayudar en la clasificación de las supernovas. En datos de casi dos millones de galaxias distantes observadas, DES descubrió varios miles de supernovas. Los científicos finalmente utilizaron datos de alta calidad sobre 1.499 supernovas de Tipo 1a, lo que la convierte en la muestra de supernovas más grande y profunda jamás compilada con un solo telescopio. En 1998, los astrónomos ganadores del Nobel utilizaron sólo 52 supernovas para determinar que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado.

Más información:
The Dark Energy Survey: resultados cosmológicos con ~1500 nuevas supernovas de tipo Ia de alto corrimiento al rojo utilizando el conjunto de datos completo de 5 años, arXiv (2024) DOI: 10.48550/arxiv.2401.02929

Información de la revista:
arXiv

Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Swinburne

referencia: Descubrimiento de la energía oscura en una década: nuevos conocimientos sobre supernovas proporcionan pistas sobre la expansión del universo (9 de enero de 2024) Consultado el 9 de enero de 2024 en https://phys.org/news/2024-01-dark-energy – descubrimiento-década-supernova .html

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