Las galaxias en el universo trazan patrones en escalas muy grandes; hay grandes regiones vacías llamadas "huecos" y regiones densas donde existen las galaxias. Esta distribución se llama red cósmica. Las concentraciones más masivas de galaxias son cúmulos.La formación de la red cósmica se rige por la acción de la gravedad sobre la misteriosa "materia oscura" invisible que existe en todo el universo. El material bariónico normal que se puede ver cae en los halos de materia oscura y forma galaxias. La acción de la gravedad sobre aproximadamente 14millones de años de historia del universo hace que los halos se agrupen. La ubicación de galaxias o cúmulos en esta enorme red cósmica prueba nuestra comprensión de la forma en que se forma la estructura en el universo.
Cada vez más, las observaciones más profundas y extensas con telescopios como el Telescopio Subaru proporcionan una imagen más clara de la forma en que las galaxias evolucionan dentro de la red cósmica. Por supuesto, uno no puede ver la materia oscura directamente. Sin embargo, uno puede usar las galaxias que se venrastrear la materia oscura. También es posible utilizar la forma en que la gravedad de los cúmulos de galaxias distorsionan las galaxias de fondo más distantes, las lentes gravitacionales débiles, como otro trazador.
El grupo Hiroshima combinó estos dos trazadores: las galaxias y su débil señal de lentes para mapear el papel cambiante de las galaxias masivas que forman estrellas a medida que el universo evoluciona.
La lente débil es un fenómeno que proporciona una técnica poderosa para mapear la contribución cambiante de las galaxias formadoras de estrellas como trazadores de la red cósmica. El cúmulo de galaxias y el halo de materia oscura circundante actúan como una lente gravitacional. La lente dobla la luz que pasaa través de galaxias más distantes y distorsiona las imágenes de ellas. Las distorsiones de la apariencia de las galaxias de fondo proporcionan una imagen bidimensional de la distribución de materia oscura en primer plano que actúa como una lente enorme. La excelente imagen del telescopio Subaru que cubre grandes regionesdel cielo proporciona exactamente los datos necesarios para construir mapas de esta lente débil.
El Dr. Yousuke Utsumi, miembro del equipo de construcción Hyper Suprime-Cam y profesor asistente del proyecto en la Universidad de Hiroshima, realizó una observación de 1 hora de un parche de cielo de 4 grados2 en dirección a la constelación de Cáncer. La Figura 1 muestrauna vista de primer plano de un cúmulo de galaxias con el mapa de lentes débiles que traza la distribución de la materia. Los picos más altos en los mapas corresponden a los cúmulos masivos de galaxias en primer plano que se encuentran a 5 mil millones de años luz de distancia.
Para mapear la distribución tridimensional de las galaxias en primer plano, los espectrógrafos en grandes telescopios como el MMT de 6.5 metros dispersan la luz con una rejilla. La expansión del universo cambia la luz al rojo y al medir este cambio uno mide eldistancias a las galaxias. El uso de la espectroscopía coloca las galaxias en la red cósmica. Las observaciones localizan las galaxias formadoras de estrellas y las que ya no forman estrellas.
Los colaboradores dirigidos por la Dra. Margaret Geller Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica realizaron mediciones espectroscópicas para galaxias. El instrumento Hectospec en el MMT permite mediciones de desplazamientos al rojo para 250 galaxias a la vez. La encuesta contiene mediciones para 12,000 galaxias.
La encuesta de desplazamiento hacia el rojo MMT proporciona el mapa de la forma en que todos los tipos de galaxias pueden contribuir al mapa de lentes débiles. Debido a que la encuesta MMT proporciona distancias a las galaxias, cortes del mapa a diferentes distancias correspondientes a diferentes épocas en la historia de la historiaEl universo también se puede hacer y comparar con el mapa de lentes.
La encuesta MMT proporciona un mapa predicho de la red cósmica basado en las posiciones de las galaxias en el espacio tridimensional. El equipo de investigación comparó este mapa con el mapa de lentes débiles para descubrir las similitudes. La Figura 2 muestra que tanto el pico más alto como ellas regiones vacías más grandes son similares en los dos mapas. En otras palabras, la distribución de la materia trazada por las galaxias en primer plano y la distribución trazada por el mapa de lentes débiles de Subaru son similares. Hay dos vistas complementarias de la red cósmica en este parche del universo.
Si dividen el mapa tridimensional en diferentes desplazamientos al rojo o segmentos de tiempo, pueden examinar la forma en que la correspondencia entre estos mapas y el mapa de lentes débiles cambia para diferentes segmentos Figura 3. Notablemente, la distribución de la formación de estrellasLas galaxias alrededor de un cúmulo de galaxias en el universo más distante hace 5 mil millones de años se corresponden mucho más estrechamente con el mapa de lentes débiles que una porción del universo más cercano hace 3 mil millones de años. En otras palabras, la contribución de las estrellasLa formación de galaxias en la red cósmica es más prominente en el universo distante. Estos mapas son la primera demostración de este efecto en la señal de lente débil.
El equipo de investigación proporciona una nueva ventana sobre la evolución de las galaxias al comparar la distribución tridimensional de galaxias mapeada con una encuesta de desplazamiento al rojo que incluye galaxias formadoras de estrellas con un mapa de lentes débiles basado en imágenes de Subaru.
"Resulta que la contribución de las galaxias formadoras de estrellas como trazadores de la distribución de masa en el universo distante no es despreciable", dijo el Dr. Utsumi. "El mapa de lentes débiles del HSC debería contener señales de galaxias más distantes en los 8Un universo de mil millones de años. Los estudios más profundos de desplazamiento al rojo combinados con mapas similares de lentes débiles deberían revelar una contribución aún mayor de galaxias formadoras de estrellas como trazadores de la distribución de materia en este rango de desplazamiento al rojo más alto. Usando el espectrógrafo de próxima generación para el telescopio Subaru, PrimeEspectrógrafo de foco PFS, esperamos extender nuestros mapas a la era interesante ".
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Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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