Dos equipos diferentes han confirmado el uso de Chandra para las observaciones de cúmulos de galaxias con el fin de estudiar las propiedades de la gravedad a escalas cósmicas y poner a prueba la teoría de la relatividad general de Einstein. Este tipo de estudios son cruciales para la comprensión de la evolución del universo, tanto en el pasado y el futuro, y para sondear la naturaleza de la energía oscura, uno de los mayores misterios de la ciencia. Esta imagen compuesta del cúmulo de galaxias Abell 3376 muestra datos de rayos X a partir de la una imagen de radio del VLA, el Observatorio Chandra de rayos X y el telescopio ROSAT en color oro, una imagen óptica de la Investigación Digitized Sky combinando el rojo, el verde y el azul. El aspecto resultante de los datos de rayos X es causado por una fusión, y ver cómo el material fluye en el cúmulo de galaxias desde la banda derecha. Los arcos de radio gigantes en la parte izquierda de la imagen pueden ser causados por ondas de choque generadas por esta fusión.
El crecimiento de los cúmulos de galaxias como Abell 3376 está influenciado por la tasa de expansión del universo, controlado por los efectos de la competencia de la materia oscura y la energía oscura, y por las propiedades de la gravedad a escalas universales. Por el contrario, las observaciones de supernovas o la distribución a gran escala de las galaxias, que miden las distancias cósmicas, sólo dependen de la velocidad de expansión del universo y no son sensibles a las propiedades de la gravedad. En el primero de los nuevos estudios de la gravedad, una teoría alternativa a la Relatividad General llamada "f (R) gravedad" se puso a prueba. En esta teoría, la aceleración de la expansión del universo no proviene de una forma exótica de energía, pero si de una modificación de la fuerza gravitatoria. Las estimaciones de la masa de los cúmulos de galaxias en el universo local se compararon con las predicciones del modelo de la gravedad f (R). Los datos de estudios geométricos, como el trabajo de supernova, también se utilizaron.
En el uso de esta comparación entre la teoría y la observación, no se encontraron pruebas de que la gravedad es diferente de la relatividad general a escalas mayores de 130 millones de años de luz. Este límite corresponde a una mejora de cien veces en los límites de la fuerza gama de la gravedad modificada que se puede ajustar sin necesidad de utilizar los datos del cúmulo. En el segundo estudio, se realizó una comparación entre las observaciones de rayos X, y la rapidez con que los cúmulos de galaxias han crecido con el tiempo cósmico con las predicciones de la relatividad general. Una vez más, se incorporaron los datos de estudios geométricos tales como las distancias a las supernovas y los cúmulos de galaxias. Casi existe un acuerdo completo entre observación y teoría, argumentado en contra de cualquiera de los modelos alternativos de gravedad con una tasa de crecimiento diferente.
En particular, "la gravedad DGP" (llamado así por sus inventores Gia Dvali, Gregory Gabadadze, y Massimo Porrati) predice una menor tasa de crecimiento del cúmulo, de la relatividad general, porque la gravedad a gran escala se debilita, ya que se filtra en una dimensión extra. Al igual que la gravedad f (R), el modelo DGP está diseñado para evitar la necesidad de una exótica forma de energía que causa la aceleración cósmica. Observaciones de Chandra de cúmulos de galaxias se han utilizado previamente para demostrar que la energía oscura ha sofocado el crecimiento de estas estructuras masivas en los últimos 5 millones de años y para proporcionar una evidencia independiente de la existencia de la energía oscura, ofreciendo una manera diferente para medir distancias cósmicas.
Fotografía OriginalCrédito: De rayos X (NASA / CXC / SAO / A Vikhlinin; ROSAT), óptica (DSS), Radio (NSF / NRAO / VLA / IUCAA / J.Bagchi)
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