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(noticias nanowerk) Un equipo de investigadores analizó más de un millón de galaxias para explorar los orígenes de las estructuras cósmicas actuales, según un estudio publicado recientemente. Examen físico D (“Restricciones a la no gaussianidad primordial anisotrópica por orientaciones intrínsecas de galaxias SDSS-III-BOSS”).
Hasta la fecha, observaciones y análisis precisos del fondo cósmico de microondas (CMB) y de la estructura a gran escala (LSS) han llevado al establecimiento del marco estándar del universo, el llamado modelo ΛCDM, en el que la materia oscura fría (CDM) ) y la energía oscura (la constante cosmológica Λ ) son características esenciales.
Este modelo sugiere que las fluctuaciones primordiales se generaron al comienzo del universo o en el universo temprano, que actuaron como desencadenantes y llevaron a la formación de todas las cosas en el universo, incluidas las estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias y su distribución espacial en el espacio. Aunque son muy pequeños cuando se forman, las fluctuaciones aumentan con el tiempo debido a la atracción de la gravedad, formando finalmente una región densa de materia oscura, un halo. Luego, diferentes halos colisionaron y fusionaron repetidamente entre sí, dando como resultado la formación de objetos celestes como las galaxias.
Dado que la naturaleza de la distribución espacial de las galaxias está fuertemente influenciada por la naturaleza de las fluctuaciones originales que las generaron originalmente, se han llevado a cabo activamente análisis estadísticos de las distribuciones de galaxias para investigar observacionalmente la naturaleza de las fluctuaciones originales. Además, el patrón espacial de las formas de las galaxias distribuidas en una amplia zona del Universo también refleja la naturaleza de las fluctuaciones primordiales subyacentes (Figura 1).
Sin embargo, el análisis tradicional de estructuras a gran escala se ha centrado únicamente en la distribución espacial de las galaxias como puntos. Más recientemente, los investigadores han comenzado a estudiar las formas de las galaxias porque no sólo proporcionan información adicional sino que también ofrecen una perspectiva diferente sobre la naturaleza de las fluctuaciones originales.
Un equipo de investigadores dirigido por el entonces estudiante de doctorado en el Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU) Toshiki Kurita (actualmente investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astrofísica) y el profesor de Kavli IPMU, Masahiro Takada, desarrollaron un método de medición. del espectro de potencia de las formas de las galaxias, que extrae información estadística importante de los patrones de formas de las galaxias combinando los datos espectroscópicos de la distribución espacial de las galaxias y los datos de imágenes de las formas de las galaxias individuales.
Al mismo tiempo, los investigadores analizaron la distribución espacial y el patrón de forma de aproximadamente un millón de galaxias del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), actualmente el estudio de galaxias más grande del mundo.
Como resultado, lograron limitar las propiedades estadísticas de las fluctuaciones originales que llevaron a la formación de la estructura de todo el universo.
Encontraron una alineación estadísticamente significativa en las orientaciones de dos formas de galaxias separadas por más de 100 millones de años luz (Figura 2). Su resultado mostró que existen correlaciones entre galaxias distantes cuyos procesos de formación parecen ser independientes y no relacionados causalmente.
“En esta investigación, al analizar estadísticamente las ‘formas’ de numerosas galaxias obtenidas a partir de datos estructurales a gran escala, pudimos imponer restricciones a las propiedades de las fluctuaciones originales. Hay pocos precedentes de investigación que utilice formas de galaxias para explorar.» La física del universo primitivo y el proceso de investigación, desde la construcción de la idea y el desarrollo de métodos analíticos hasta el análisis de datos reales, fueron una serie de pruebas y errores. Debido a esto, enfrenté muchos desafíos. Pero me alegro de haber podido contactar con ellos durante mis estudios de doctorado. Creo que este éxito será el primer paso para abrir una nueva área de investigación en cosmología utilizando formas de galaxias”, afirmó Kurita.
Además, un examen detallado de estas correlaciones confirmó que son consistentes con las correlaciones predichas por la inflación y no exhiben una característica no gaussiana de la fluctuación original.
“Esta investigación es el resultado de la investigación doctoral de Toshiki. Es un logro de investigación maravilloso en el que desarrollamos un método para validar un modelo cosmológico utilizando formas y distribuciones de galaxias, aplicarlas a los datos y luego probar la física de la inflación. Era un tema de investigación que nadie había hecho antes, pero siguió los tres pasos: teoría, medición y aplicación. ¡Felicidades! Estoy muy orgulloso de haber podido completar los tres pasos. Lamentablemente no lo logré. “Es un gran descubrimiento descubrir una nueva física de la inflación, pero hemos trazado un camino para futuras investigaciones. Podemos esperar explorar más áreas de investigación con el espectrógrafo Subaru Prime Focus”, dijo Takada.
Los métodos y resultados de este estudio permitirán a los investigadores probar más a fondo la teoría de la inflación en el futuro.
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