Poniendo en práctica la teoría de la relatividad especial, contando galaxias

Los científicos que estudian el cosmos tienen una filosofía favorita conocida como el «principio de la mediocridad», que, en esencia, sugiere que realmente no hay nada especial en la Tierra, el Sol o la Vía Láctea en comparación con el resto del universo.

Ahora, una nueva investigación de CU Boulder agrega más evidencia al caso de la mediocridad: las galaxias están, en promedio, en reposo en relación con universo primitivo. Jeremy Darling, profesor de astrofísica en CU Boulder, publicó recientemente este nuevo descubrimiento cosmológico en Las cartas del diario astrofísico.

«Lo que nos dice esta investigación es que tenemos un movimiento divertido, pero este movimiento divertido es consistente con todo lo que sabemos sobre el movimiento. universo«No está pasando nada especial aquí”, dijo Darling. «No somos especiales como galaxia u observadores».

Hace unos 35 años, los investigadores descubrieron el fondo cósmico de microondas, que es radiación electromagnética restos de la formación del universo durante el Big Bang. El fondo cósmico de microondas parece más cálido en la dirección de nuestro movimiento y más frío en la dirección de nuestro movimiento.

A partir de este resplandor del universo primitivo, los científicos pueden inferir que el sol, y la Tierra que orbita alrededor de él, se mueve en una dirección determinada, a una velocidad determinada. Los investigadores encontraron que nuestra velocidad inferida es una fracción del uno por ciento de la velocidad de la luz, pequeña, pero no cero.

Los científicos pueden probar de forma independiente esta inferencia contando los galaxias que son visibles desde la Tierra o sumando su brillo. Pueden hacer esto gracias en gran parte a Albert Einstein de 1905. teoría especial de la relatividad, que explica cómo la velocidad afecta el tiempo y el espacio. En esta aplicación, una persona en la Tierra que mire el universo en una dirección (la misma dirección en la que se mueven el Sol y la Tierra) debería ver galaxias más brillantes, más azules y más concentradas. Del mismo modo, mirando en la otra dirección, uno debería ver galaxias más oscuras, más rojas y más separadas.

Pero cuando los investigadores intentaron contar galaxias en los últimos años, un proceso difícil de hacer con precisión, obtuvieron números que sugieren que el sol se mueve mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente, lo que está en desacuerdo con la cosmología estándar.

«Es difícil contar las galaxias en todo el cielo; por lo general, te quedas con un hemisferio o menos», dijo Darling. «Y además de eso, nuestra propia galaxia se interpone en el camino. Tiene polvo que hará que encuentres menos galaxias y que se vean más oscuras a medida que te acercas a nuestra galaxia».

Darling estaba intrigado y perplejo por este rompecabezas cosmológico, por lo que decidió investigar por sí mismo. También sabía que había dos sondeos publicados recientemente que podrían ayudar a mejorar la precisión del conteo de galaxias y arrojar luz sobre el misterio de la velocidad: uno llamado Very Large Array Sky Survey (VLASS) en Nuevo México, y el otro llamado Rapid Australian Square Kilometre Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) en Australia.

Juntos, estos estudios permitieron a Darling estudiar todo el cielo, reuniendo vistas de los hemisferios norte y sur. Es importante destacar que la nueva investigación también utilizó ondas de radiolo que facilitó «ver» a través del polvo de la Vía Láctea, mejorando así la vista del universo.

Cuando Darling analizó la investigadescubrió que el número de galaxias y su brillo estaban en perfecto acuerdo con la velocidad que los investigadores habían inferido previamente del fondo cósmico de microondas.

«Encontramos una dirección brillante y una dirección débil: encontramos una dirección donde hay más galaxias y una dirección donde hay menos galaxias», dijo. «La gran diferencia es que se alinea con el universo primitivo desde el fondo cósmico de microondas y tiene la velocidad correcta. Nuestra cosmología está bien».

Debido a que los hallazgos de Darling difieren de los resultados anteriores, es probable que su artículo requiera varios estudios de seguimiento para confirmar o cuestionar sus resultados.

Pero además de impulsar el campo de la cosmología, los hallazgos son un buen ejemplo del mundo real de la teoría especial de la relatividad de Einstein y demuestran cómo los investigadores siguen poniendo en práctica la teoría, más de 100 años después de que el famoso físico la descubriera. primero propuesto. .

“Me encanta la idea de que este principio básico que nos dijo Einstein hace mucho tiempo es algo que puedes ver”, dijo Darling. «Es algo realmente esotérico que se ve súper extraño, pero si sales y cuentas galaxias, puedes ver este efecto genial. No es tan esotérico o extraño como podrías pensar».