Uno de los misterios sin resolver en la ciencia moderna es la razón por la cual la expansión del universo parece estar acelerándose. Algunos científicos argumentan que se debe a una energía oscura teórica que contrarresta la atracción de la gravedad, mientras que otros piensan que la teoría de Albert Einstein, largamente aceptadala gravedad misma puede necesitar ser modificada.
A medida que los astrofísicos buscan respuestas en las montañas de datos recopilados a partir de observaciones astronómicas, descubren que las inconsistencias en esos datos podrían conducir a la verdad.
"Esto es como una historia de detectives, donde la evidencia inconsistente o el testimonio podrían conducir a resolver el rompecabezas", dijo el Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, profesor de astrofísica en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la Universidad de Texas en Dallas.
Ishak-Boushaki y su estudiante de doctorado Weikang Lin han desarrollado una nueva herramienta matemática que identifica y cuantifica inconsistencias en los datos cosmológicos recopilados por varias misiones y experimentos científicos. Sus hallazgos podrían arrojar luz sobre el acertijo de la aceleración cósmica y tener un impacto significativo en nuestrocomprensión del universo.
Su investigación más reciente, publicada en octubre pasado en la revista Revisión física D , se presentó el 4 de junio en una reunión de la American Astronomical Society en Denver.
"Las inconsistencias que hemos encontrado deben resolverse a medida que avanzamos hacia una cosmología más precisa y precisa", dijo Ishak-Boushaki. "Las implicaciones de estas discrepancias son que algunos de nuestros conjuntos de datos actuales tienen errores sistemáticos que deben ser resueltos".identificado y eliminado, o que el modelo cosmológico subyacente que estamos usando está incompleto o tiene problemas ".
Un universo modelo
Los astrofísicos usan un modelo estándar de cosmología para describir la historia, la evolución y la estructura del universo. A partir de este modelo, pueden calcular la edad del universo o qué tan rápido se está expandiendo. El modelo incluye ecuaciones que describen el destino final deel universo, ya sea que continúe expandiéndose o que finalmente disminuya su expansión debido a la gravedad y al colapso sobre sí mismo en una gran crisis.
Hay varias variables, llamadas parámetros cosmológicos, incrustadas en las ecuaciones del modelo. Los valores numéricos para los parámetros se determinan a partir de observaciones e incluyen factores como la rapidez con la que las galaxias se alejan entre sí y las densidades de materia, energía y radiaciónEn el universo.
Pero hay un problema con esos parámetros. Sus valores se calculan utilizando conjuntos de datos de muchos experimentos diferentes, y a veces los valores no están de acuerdo. El resultado: errores sistemáticos en conjuntos de datos o incertidumbre en el modelo estándar.
"Nuestra investigación está analizando el valor de estos parámetros, cómo se determinan a partir de varios experimentos y si hay acuerdo sobre los valores", dijo Ishak-Boushaki.
Nueva herramienta encuentra inconsistencias
El equipo de UT Dallas desarrolló una nueva medida, llamada índice de inconsistencia, o IOI, que da un valor numérico al grado de discordancia entre dos o más conjuntos de datos. Las comparaciones con un IOI mayor que 1 se consideran inconsistentes. Aquellos conun IOI mayor de 5 se clasifica como muy inconsistente.
Por ejemplo, los investigadores utilizaron su IOI para comparar cinco técnicas diferentes para determinar el parámetro de Hubble, que está relacionado con la velocidad a la que se expande el universo. Una de esas técnicas, denominada medición local, se basa enmedir las distancias a estrellas explosivas relativamente cercanas llamadas supernovas. Las otras técnicas se basan en observaciones de diferentes fenómenos a distancias mucho mayores.
"Encontramos que hay un acuerdo entre cuatro de cinco de estos métodos, pero el parámetro Hubble de la medición local de supernovas no está de acuerdo. Es como un caso atípico", dijo Ishak-Boushaki. "En particular, hayuna clara tensión entre la medición local y la de la misión científica de Planck, que caracterizó la radiación de fondo cósmico de microondas ".
Para complicar las cosas, se han utilizado múltiples métodos para determinar esa medición local, y todos produjeron un valor similar de Hubble, aún en desacuerdo con Planck y otros resultados.
"¿Por qué esta medición local del parámetro Hubble se destaca en un desacuerdo significativo con Planck?", Preguntó Ishak-Boushaki.
Él y Lin también aplicaron su herramienta IOI a cinco conjuntos de datos de observación relacionados con la estructura a gran escala del universo. Los parámetros cosmológicos calculados usando esos cinco conjuntos de datos estaban en fuerte desacuerdo, tanto individual como colectivamente, con parámetros determinados porobservaciones de Planck.
"Esto es muy intrigante. Nos está diciendo que el universo en las escalas observables más grandes puede comportarse de manera diferente del universo en escalas intermedias o locales", dijo Ishak-Boushaki. "Esto nos lleva a preguntarnos si la teoría de la gravedad de Albert Einsteines válido desde escalas pequeñas hasta escalas muy grandes en el universo "
Los investigadores de UT Dallas han puesto a disposición de otros científicos su herramienta IOI para que otros científicos la usen. Ishak-Boushaki dijo que Dark Energy Science Collaboration, parte del proyecto Large Synoptic Survey Telescope, utilizará la herramienta para buscar inconsistencias entre los conjuntos de datos.
"Estas inconsistencias comienzan a aparecer más ahora porque nuestras observaciones han progresado a un nivel de precisión donde podemos verlas", dijo Ishak-Boushaki, quien publicó su primer artículo sobre las inconsistencias en 2005. "Necesitamos lo correctovalores para estos parámetros cosmológicos porque tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión del universo ".
La investigación es apoyada en parte por la National Science Foundation y la John Templeton Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Dallas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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