Las lentes gravitacionales también confirman la aceleración del Universo

Un equipo internacional de investigadores liderado por Masamune Oguri, del Kavli IPMU y Naohisa Inada, del Colegio Nacional de Tecnología de Nara, han conducido un estudio sin precedentes de lentes gravitacionales en cuásares, y lo han utilizado para medir la historia de la expansión del universo. El resultado proporciona fuertes evidencias de que la expansión del universo se está acelerando. Ya había habido varias observaciones que sugerían la expansión acelerada cósmica, incluyendo las supernovas distantes por las que fue otorgado el Premio Nobel de Física en 2011. El resultado del equipo confirma la expansión acelerada cósmica con un enfoque totalmente diferente, lo que refuerza el caso de la energía oscura. Este resultado se publicará en The Astronomical Journal .

Los cuásares son objetos muy luminosos alimentados por la acreción de gas en agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias distantes. Un cuásar se encuentra normalmente muy lejos. “La lente gravitacional , un fenómeno en el cual un objeto distante se divide en dos o más imágenes, debido a la gravedad de un objeto más masivo en primer plano”. Toshifumi Futamase, Profesor de la Tohoku University dice, “El profesor Oguri es un joven y destacado investigador en el campo de la investigación del efecto de las lentes gravitacionales. Lidera las evidencias de la presencia de energía oscura gracias a lentes gravitacionales. La gran ventaja de esta investigación es mucho más alta y de gran importancia estadística, lo cual es posible gracias a una amplia muestra de los quásares en el SDSS “. El fenómeno de lente gravitacional, a menudo llamado “Espejismo Cósmico”, fue descubierto por primera vez en 1979, y desde entonces más de 100 quásares han sido descubiertas gracias a ello.

Un equipo internacional de investigadores liderado por Masamune Oguri, profesor asistente en el Instituto Kavli para Física y Matemática del Universo (Kavli IPMU), y Naohisa Inada, profesor del Colegio Nacional de Tecnología de Nara, llevaron a cabo un amplio estudio para buscar lentes gravitacionales en quásares en conjuntos de datos de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Durante casi 10 años de exámenes cuidadosos de 100.000 quásares, el equipo descubrió con éxito cerca de 50 nuevas lentes gravitacionales de cuásares en total, aumentando significativamente el muestreo de ellos.

La frecuencia de lente gravitacional, que puede medirse contando el número de cuásares dentro de un catálogo cuásar dado, permite inferir la velocidad de expansión del universo, porque la expansión acelerada aumenta la distancia a cada cuásar y por lo tanto aumenta la probabilidad de lente gravitacional.

El equipo midió la probabilidad de lente gravitacional entre cuásares distantes en alrededor de un 0,05 por ciento, lo que se comparó con cálculos teóricos detallados para extraer información sobre la historia de la expansión. El resultado indica que la expansión del universo está de hecho acelerando, lo que sugiere que el universo debe de estar lleno del componente misterioso llamado energía oscura.

“La acelerada expansión del universo es uno de los problemas centrales de la cosmología moderna”, dice Oguri. “En 2011, el Premio Nobel de Física fue otorgado al descubrimiento de la expansión acelerada del universo utilizando observaciones de supernovas distantes. Algo a tener en cuenta sobre este método es que se basa en varios supuestos, y por lo tanto, son necesarios controles independientes de los resultados para llegar a una conclusión sólida. Nuestro nuevo resultado usando lentes gravitacionales no sólo proporciona evidencias adicionales sólidas de una expansión cósmica acelerada, sino que también es útil para mediciones precisas de la velocidad de esa expansión, lo que es esencial para investigar la naturaleza de la energía oscura “.

Comparaciones cuidadosas con otras observaciones llevaron a la conclusión de que la energía oscura se comporta casi como la constante cosmológica de Einstein. “El método estadístico de lentes gravitacionales de cuásares ha sido conocido por ser coherente con la historia de la expansión del universo”, dice Masashi Chiba, profesor de la Universidad de Tohoku, “Tras ser activamente estudiado por  investigadores japoneses en la década de 1990, las observaciones de lente gravitacional en ese momento ya  habían insinuado la presencia de energía oscura, pero tanto por el tamaño de la muestra como por la gran incertidumbre en el modelo teórico de los tipos de lentes gravitacionales, el resultado no fue ampliamente aceptado. Esta investigación realizó un estudio enorme de  cuásares y lentes gravitacionales, adoptando mucho más sofisticados cálculos teóricos para construir un caso muy convincente para la expansión cósmica acelerada “.

“Los estudios sobre la energía oscura (constante cosmológica) eran muy populares en Japón ya en la década de 1990, en gran parte debido al trabajo pionero realizado por el Profesor Fukugita, investigador principal en el Kavli IPMU y co-autor de este artículo.”, Dice Yasushi Suto, profesor de la Universidad de Tokio, “Este estudio de lentes gravitacionales en cuásares fue iniciado y organizado por los profesores Oguri y Inada, que eran estudiantes de posgrado en la encuesta iniciada, dentro de la amplia colaboración internacional del SDSS, y llevó al equipo al éxito. Este resultado es importante ya que confirma la presencia de energía oscura independientemente de las observaciones de las supernovas “.

Propiedades detalladas de la energía oscura están previstas para ser exploradas en el proyecto de Sumire, un proyecto de investigación internacional dirigido por el Kavli IPMU utilizando el telescopio Subaru. Suto dice: “Este resultado demuestra que cosmólogos teóricos y observacionales japoneses  jugarán un papel esencial en el proyecto SUMIRE”. Chiba añade: “Este resultado genera un impulso importante para el estudio de la  energía oscura en el proyecto SUMIRE “.

Artículo completo: The Astronomical Journal, “The Sloan Digital Sky Survey Quasar Lens Search. VI. Constraints on Dark Energy and the Evolution of Massive Galaxies,” Masamune Oguri, Naohisa Inada et al.

Enlace original: “Cosmic Mirages” confirm accelerated cosmic expansion