Astronomía

El resplandor del universo muestra que hay menos / más galaxias de las que pensábamos, dicen los científicos

El resplandor del universo muestra que hay menos / más galaxias de las que pensábamos, dicen los científicos


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El resplandor del universo muestra que hay menos galaxias de las que pensábamos, dicen los científicos

La nave espacial New Horizons de la NASA más allá de Plutón ha realizado una medición innovadora del brillo de fondo del Universo, con resultados asombrosos. Resulta que hay muchas menos galaxias de lo que se pensaba anteriormente.

Pero luego parecen decir lo contrario:

“El Universo es oscuro, pero no tan oscuro como pensábamos”, dijo Lauer. Habiendo medido el brillo del Universo, Lauer y sus colegas restaron fuentes conocidas como las estrellas de la Vía Láctea y los reflejos del polvo interestelar solo para descubrir que quedaba algo de luz sin contabilizar.
Entonces, ¿cuál es la fuente? Las opciones incluyen:

Hay muchas más galaxias distantes y débiles de las que sugieren las teorías.

¿Es más o menos? ¿O estoy malinterpretando algo?


Este es un resultado científico difícil de explicar y, como suele ser el caso, no es tan seguro o sólido como informan los recicladores del comunicado de prensa.

El artículo original es de Lauer et al. (2021) y mide el fondo óptico cósmico (COB) utilizando imágenes tomadas con New Horizons, que está mucho más allá de la órbita de Plutón. La ventaja sobre cosas como HST es que las imágenes no están contaminadas por la dispersión de luz del polvo zodiacal. La mayor parte del artículo trata sobre cómo eliminan varias firmas instrumentales, obtienen una cifra para el brillo del cielo oscuro (aproximadamente 27 mag por segundo de arco cuadrado en la banda V) y luego intentan explicar esto examinando el "presupuesto de luz" de varios fuentes.

Hay 4 fuentes principales conocidas. Estrellas débiles por debajo del límite de detección de New Horizons (que solo se trata de $ V sim 19 $); lo mismo ocurre con las galaxias; hay luz dispersa de estrellas brillantes fuera del campo de visión; y hay una luz dispersa difusa del polvo en la Galaxia. La COB genuina es el brillo del cielo medido menos la contribución de las estrellas y la luz dispersa de nuestra galaxia.

Hacen una estimación de estos 4 componentes y la suma llega a menos que el brillo de su cielo oscuro, pero solo alrededor de 2 barras de error; por lo que un resultado débilmente significativo.

Ahora se vuelve confuso. En el texto, dicen que la luz integrada de galaxias débiles (IGL) representa el 50% de la COB y puede ser coherente con ella en el nivel de 2 barras de error. Vea la figura 18 en el documento.

Estudios previos, basados ​​en datos del HST, sugirieron que si extrapolaba la galaxia, la cuenta regresiva a $ 10 ^ 6 M_ odot $, entonces habría diez veces más galaxias invisibles de las que se podrían contar en los campos profundos del Hubble, principalmente en $ V> 30 $. Sin embargo, si calcula cuánto IGL contribuirían, resulta ser más grande que el COB que Lauer et al. han medido. De ahí el titular de que puede haber menos galaxias en el universo de las que se afirmaba anteriormente. yo digo mayo, porque esta afirmación no es una de las principales conclusiones del documento, y en el texto dicen que puede no haber una discrepancia significativa una vez que se consideran las incertidumbres. Este aspecto del trabajo ha sido muy exagerado en los comunicados de prensa.

La estimación de Lauer et al. Del IGL se basa en la suma de las galaxias que se han observado hasta $ V sim 30 $. Por lo tanto, necesita algunas galaxias extra débiles para impulsar el IGL lo suficiente como para explicar completamente la COB, pero solo ocultándolas en magnitudes $ V> 30 $ puede no ser suficiente. La sugerencia es que las galaxias con $ V <30 $ están siendo subestimados. Este es el origen de la segunda parte de su informe. Es que puede haber más galaxias con un brillo que debería haberse visto en las imágenes profundas del HST. Las implicaciones de eso no se exploran.

Personalmente, me gustaría echar un vistazo a cómo han tratado a las débiles estrellas galácticas. La extrapolación de las funciones de luminosidad local puede no ser apropiada para estimar la contribución de las estrellas hasta $ V = 30 $ en el halo de nuestra galaxia. Si hay más objetos de menor masa en el halo que localmente, esto podría tener una relación con la discrepancia (2 sigma) entre el COB (aparente) y el IGL.


Ninguna cantidad de galaxias adicionales puede evitar que el universo necesite materia oscura

El Hubble eXtreme Deep Field (XDF), que reveló aproximadamente un 50% más. [+] galaxias por grado cuadrado que el campo ultraprofundo anterior. Crédito de la imagen: NASA ESA G. Illingworth, D. Magee y P. Oesch, Universidad de California, Santa Cruz R. Bouwens, Universidad de Leiden y el equipo de HUDF09.

Quizás fue la noticia más importante en el espacio desde que detectamos ondas gravitacionales: en lugar de "miles de millones y miles de millones" de galaxias, hay al menos dos billones de ellas, es decir, 2,000,000,000,000, dentro de nuestro Universo observable. Anteriormente, la mejor estimación era simplemente 170 mil millones, proveniente de recuentos de galaxias informados por las observaciones más profundas del Telescopio Espacial Hubble. Quizás se pregunte, con más de 10 veces las galaxias presentes de lo que habíamos pensado anteriormente, si esto significa que la materia oscura podría no ser necesaria después de todo. Veamos qué tiene que decir la ciencia.

Las diferentes formas, estructuras y morfologías de algunas de las galaxias en Hickson Compact Group. [+] 59 muestran evidencia de una amplia variedad de estrellas, además de gas, plasma y polvo. Crédito de la imagen: ESA / Hubble y NASA.

Si observa estrellas, galaxias o cúmulos de galaxias en el Universo cercano, puede reunir toda la luz disponible en el conjunto completo de longitudes de onda que cubren el espectro electromagnético. Debido a que los astrónomos creen que sabemos cómo funcionan las estrellas, midiendo toda esa luz, podemos calcular cuánta masa está presente en forma de estrellas. Esta es una forma de materia normal: materia formada por protones, neutrones y electrones. Pero las estrellas no lo son todo, también hay muchas otras fuentes, como gas, polvo, plasma, planetas y agujeros negros.

Una vista de varias longitudes de onda de la Vía Láctea revela la presencia de muchas fases y estados diferentes de. [+] materia normal, mucho más allá de las estrellas que estamos acostumbrados a ver en luz visible. Crédito de la imagen: NASA.

Cada uno de ellos deja su propia firma y cada uno tiene sus propios métodos para restringir o detectar su presencia y abundancia. Podría pensar que la suma de todos estos componentes diferentes es la forma en que obtenemos una estimación de la cantidad de materia en el Universo, pero en realidad ese es un enfoque horrible, y no cómo lo hacemos en absoluto. En cambio, hay tres firmas separadas e independientes que miden la contenido total de materia normal del Universo a la vez.

Una ilustración de patrones de agrupamiento debido a oscilaciones acústicas bariónicas. Crédito de la imagen: Zosia. [+] Rostomiano.

Uno es mirar los datos de agrupamiento de todas las diferentes galaxias que observamos. Si pone el dedo en una galaxia y pregunta, "¿qué probabilidad hay de que encuentre una galaxia a una distancia particular de distancia?", Encontrará una distribución agradable y suave a medida que aumenta esa distancia. Pero gracias a la materia normal, hay una mayor probabilidad de encontrar una galaxia que esté a 500 millones de años luz de distancia en comparación con encontrar una que esté a 400 o 600 millones de años luz. La cantidad de materia normal presente determina esta distancia, y gracias a esta técnica obtenemos un número muy particular para la cantidad de materia normal: alrededor del 5% de la densidad crítica.

Las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, o el resplandor sobrante del Big Bang, contienen a. [+] gran cantidad de información sobre lo que está codificado en la historia del Universo. Crédito de la imagen: ESA y Planck Collaboration.

Un segundo es observar las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas. El resplandor sobrante del Big Bang es una de las mejores señales que tenemos del joven Universo para reconstruir cómo era en el pasado distante. Si bien este mapa de los puntos ligeramente más calientes y fríos puede parecer fluctuaciones aleatorias a simple vista, las fluctuaciones son mayores que el promedio en una escala muy específica - alrededor de 0,5º - que corresponde a una densidad muy particular de materia normal en el Universo. ¿Esa densidad? Aproximadamente el 5% de la densidad crítica, igual que en el primer método.

Un cuásar ultra distante encontrará nubes de gas en el viaje de la luz a la Tierra, con algunos de los. [+] nubes más distantes que contienen gas ultraprístino que nunca ha formado estrellas. Crédito de la imagen: Ed Janssen, ESO.

Y finalmente, puedes mirar la materia más antigua que puedes observar: nubes prístinas de gas que nunca han formado una sola estrella. Las estrellas no se forman en todas partes del Universo a la vez, por lo que si puedes encontrar una galaxia ultrabrillante o un quásar que emita luz de cuando el Universo tenía menos de mil millones de años, es posible que tengas la suerte de encontrar una nube intermedia. de gas que absorbe parte de esa luz. Esas características de absorción le dicen qué elementos están presentes y en qué abundancia, y eso a su vez le dice cuánta materia normal debe estar presente en el Universo para formar esas proporciones de elementos como hidrógeno, deuterio, helio-3, helio-4 y litio. -7. ¿El resultado de todos estos datos? Un Universo con aproximadamente el 5% de la densidad crítica en forma de materia normal.

Las abundancias previstas de helio-4, deuterio, helio-3 y litio-7 según lo predicho por Big Bang. [+] Nucleosíntesis, con observaciones mostradas en círculos rojos. Crédito de la imagen: NASA / WMAP Science Team.

El hecho de que estos tres métodos tremendamente independientes den la misma respuesta para la densidad de la materia normal es un argumento particularmente convincente de que sabemos cuánta materia normal hay en el Universo. Cuando escuchas una historia sobre más estrellas, galaxias, gas o plasma que se encuentran en el Universo, eso es bueno, porque nos ayuda a entender dónde se encuentra ese 5% y cómo se distribuye. Más estrellas podría significar menos gas más plasma podría significar menos polvo más planetas y las enanas marrones podrían significar menos agujeros negros. Pero no puede invadir el otro 27% que compone la materia oscura, o el otro 68% que compone la energía oscura.

Los porcentajes de materia normal, materia oscura y energía oscura en el Universo, medidos por nuestro. [+] mejores sondas cósmicas antes (L) y después (R) de los primeros resultados de la misión Planck. Crédito de la imagen: ESA y Planck Collaboration.

Esas mismas fuentes de datos que nos dicen la densidad de materia normal, además de muchas otras, se pueden combinar para pintar una sola imagen cohesiva del Universo: 68% de energía oscura, 27% de materia oscura y 5% de materia normal, sin más del 0,1% de cualquier otra cosa como neutrinos, fotones u ondas gravitacionales. Es importante recordar que el "5% de materia normal" no solo incluye estrellas u otras formas de materia emisoras de luz, sino todo lo que está compuesto de protones, neutrones y electrones en todo el Universo. Más estrellas, más galaxias o más fuentes de luz podría ser un descubrimiento muy interesante, pero eso no significa que no necesitemos materia oscura. De hecho, para obtener el Universo como lo observamos, la materia oscura es un ingrediente indispensable.

El descubrimiento de que hay más galaxias de las que jamás habíamos conocido nos informa mejor cómo se distribuye la materia que tenemos, pero no hace nada para cambiar lo que es fundamentalmente la materia en sí. Todavía estamos buscando exactamente cuál es la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, sin duda. Desde una perspectiva cósmica, estas nuevas observaciones no solo no cambian nuestra imagen de lo que hay ahí fuera, sino que para que la materia oscura y la energía oscura estén mal, algo tendría que estar mal con lo que ya hemos visto. Sin embargo, no tenemos más remedio que seguir buscando. Los misterios de la naturaleza pueden no ceder fácilmente, pero tampoco la curiosidad humana.


Nuestro universo puede ser más solitario de lo que pensábamos

Nuestro universo se hizo un poco más pequeño. Bueno, no se encogió físicamente (eso violaría varias leyes de la física), sin embargo, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Michigan, el cosmos no está tan poblado como pensábamos anteriormente. Y todo se remonta al telescopio espacial Hubble.

En última instancia, Hubble es mucho más que una pieza de tecnología costosa que usamos para tomar bonitas imágenes del espacio: nos ha permitido mirar en los recovecos más profundos del cosmos y obtener una mejor comprensión del universo que nos rodea. Gracias al Hubble, podemos ver la luz que emite ecos de objetos a 15 mil millones de años luz de distancia. Esto nos permite vislumbrar algunos de los primeros momentos de esta historia de nuestro universo, sin embargo, la vista es un poco turbia.

A pesar de su gran capacidad de recolección, en última instancia, el Hubble no es capaz de ver las galaxias más lejanas y débiles. Como tal, hemos tenido que utilizar estimaciones para llegar a una cifra del número total de galaxias en el universo.

Esto no debería sorprendernos demasiado. Por supuesto, tenemos que usar estimaciones, ya que incluso si pudiéramos ver claramente todas las galaxias, sería casi imposible contar todas las del universo; estamos hablando de cientos de miles de millones de galaxias, después de todo.

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Con esto en mente, nuestras predicciones anteriores afirmaron que, según lo que pudimos ver con Hubble, y la distribución de galaxias que vemos en nuestro propio rincón del cosmos, hay miles de galaxias distantes y débiles, sin embargo, esta última investigación, que aparece en el número actual de la Cartas de revistas astrofísicas, reduce el número estimado de galaxias más distantes de 10 a 100 veces.

En resumen, parece que puede haber muchas menos galaxias deambulando por el universo distante de lo que pensábamos anteriormente.

Brian O’Shea, profesor asociado de física y astronomía de la MSU, aclara la importancia de este trabajo en un comunicado de prensa de la Universidad de California: “Nuestro trabajo sugiere que hay muchas menos galaxias débiles de las que pensábamos. Estimaciones anteriores situaron el número de galaxias débiles en el universo temprano en cientos o miles de veces más grande que las pocas galaxias brillantes que podemos ver realmente con el Telescopio Espacial Hubble. Ahora creemos que ese número podría acercarse a diez veces más ".

Esta determinación se hizo gracias a Renaissance Simulations, que es un conjunto de cálculos de refinamiento de malla adaptativa (AMR) de muy alta resolución de la formación de galaxias con alto desplazamiento al rojo. El equipo utilizó una supercomputadora para ejecutar simulaciones para examinar la formación de galaxias en el universo temprano. Simularon miles de galaxias a la vez. Y aquí está lo notable: el galaxias distantes simuladas fueron absolutamente consistentes con galaxias distantes observadas en el extremo brillante de la distribución. Entonces, la simulación corresponde a lo que realmente observamos. Pero las simulaciones no mostraron la gran cantidad de galaxias débiles que suponían las estimaciones anteriores.

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Una vez más, O'Shea aclara: “Lo más importante es que mostramos que la función de luminosidad ultravioleta de nuestras galaxias simuladas es consistente con las observaciones de las poblaciones de galaxias con desplazamiento al rojo en el extremo brillante de la función de luminosidad, pero en luminosidades más bajas es esencialmente plana en lugar de ascender abruptamente. . "

Bueno, hay una serie de predicciones y estimaciones que se basan en el número de galaxias del universo. Por supuesto, la cantidad de estrellas en el universo se ve afectada por la cantidad de galaxias. Y la cantidad de planetas se ve afectada por la cantidad de estrellas. Y el número de planetas potencialmente habitables depende del número total de planetas. Y eso nos lleva, finalmente, de manera desigual, a la vida extraterrestre.

Puede ser un camino sinuoso y sinuoso, pero este es un lugar al que conduce inevitablemente esta nueva investigación. Afortunadamente, el telescopio espacial James Webb puede ayudarnos a obtener algunos números más concluyentes con respecto al número total de galaxias. Esto nos permitirá refinar nuestras otras estimaciones (como cuántas civilizaciones alienígenas probablemente existan).

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Dicho esto, aunque el telescopio espacial James Webb nos dará la capacidad de ver una gran cantidad de galaxias, tiene un campo de visión bastante pequeño. Como tal, la interpretación de la fecha de James Webb probablemente se complementará con información y teorías que nos brinden investigaciones como esta última simulación.

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Título del cuadro de investigación

¿Qué tan oscuro se pone el espacio? Si te alejas de las luces de la ciudad y miras hacia arriba, el cielo entre las estrellas parece muy oscuro. Por encima de la atmósfera de la Tierra, el espacio exterior se oscurece aún más, desvaneciéndose a un tono negro como la tinta. Y sin embargo, incluso allí, el espacio no es absolutamente negro. El universo tiene un tenue resplandor impregnado de innumerables estrellas y galaxias distantes.

Nuevas mediciones de ese débil resplandor de fondo muestran que las galaxias invisibles pueden estar emitiendo más luz de la que se puede explicar por los estudios existentes del cielo.

"Es un número importante para saber, ¿cuántas galaxias hay?" dijo Marc Postman del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland, autor principal del estudio ".

El telescopio espacial Hubble de la NASA ha extrapolado una estimación del número total de galaxias a partir de observaciones del cielo muy profundo y sugirió que hay alrededor de dos billones de galaxias en el cosmos. Se basó en modelos matemáticos para estimar cuántas galaxias eran demasiado pequeñas y débiles para que Hubble las viera. Ese equipo concluyó que el 90% de las galaxias del universo estaban más allá de la capacidad del Hubble para detectar en luz visible. Ese estudio también estimó la luz combinada de esos dos billones de galaxias. Los nuevos hallazgos, que se basaron en mediciones de la distante misión New Horizons de la NASA, encuentran solo la mitad de luz que en el estudio anterior de Hubble, pero aún el doble de luz que los catálogos existentes de galaxias observadas.

"Tome toda la luz de las galaxias que el Hubble puede ver, duplique ese número, y eso es lo que vemos, pero nada más", dijo Tod Lauer de NOIRLab de NSF, autor principal del estudio.

Estos resultados se presentarán el miércoles 13 de enero en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, que está abierta a participantes registrados.

El fondo óptico cósmico que el equipo trató de medir es el equivalente en luz visible del fondo cósmico de microondas más conocido: el débil resplandor del propio Big Bang, antes de que existieran las estrellas.

“Mientras que el fondo cósmico de microondas nos habla de los primeros 450.000 años después del Big Bang, el fondo óptico cósmico nos dice algo sobre la suma total de todas las estrellas que se han formado desde entonces”, explicó Postman. "Pone una restricción a la luz estelar total de las galaxias que se han creado y dónde podrían estar en el tiempo".

Tan poderoso como es el Hubble, el equipo no pudo usarlo para hacer estas observaciones. Aunque se encuentra en el espacio, el Hubble orbita la Tierra y aún sufre contaminación lumínica. El sistema solar interior está lleno de diminutas partículas de polvo de asteroides y cometas desintegrados. La luz del sol se refleja en esas partículas, creando un resplandor llamado luz zodiacal que puede ser observado incluso por los observadores del cielo en el suelo.

Para escapar de la luz zodiacal, el equipo tuvo que usar un observatorio que escapó del sistema solar interior. Afortunadamente, la nave espacial New Horizons, que ha entregado las imágenes más cercanas de Plutón y el objeto Arrokoth del Cinturón de Kuiper, está lo suficientemente lejos para realizar estas mediciones. A su distancia (más de 4 mil millones de millas de distancia cuando se tomaron estas observaciones), New Horizons experimenta un cielo ambiental 10 veces más oscuro que el cielo más oscuro accesible al Hubble.

“Este tipo de mediciones son extremadamente difíciles. Mucha gente ha intentado hacer esto durante mucho tiempo ”, dijo Lauer. "New Horizons nos brindó un punto de vista para medir el fondo óptico cósmico mejor de lo que nadie ha podido hacerlo".

El equipo analizó imágenes existentes de los archivos de New Horizons. Para desentrañar el débil resplandor del fondo, tuvieron que corregir una serie de otros factores. Por ejemplo, restaron la luz de las galaxias que se espera que existan y que son demasiado débiles para ser identificables. La corrección más desafiante fue eliminar la luz de las estrellas de la Vía Láctea que se reflejaba en el polvo interestelar hacia la cámara.

La señal restante, aunque extremadamente débil, aún se podía medir. Cartero lo comparó con vivir en un área remota lejos de las luces de la ciudad, acostado en su habitación por la noche con las cortinas abiertas. Si un vecino a una milla de distancia abriera su refrigerador en busca de un bocadillo de medianoche y la luz de su refrigerador se reflejara en las paredes del dormitorio, sería tan brillante como el fondo detectado por New Horizons.

Entonces, ¿cuál podría ser la fuente de este resplandor sobrante? Es posible que una abundancia de galaxias enanas en el universo relativamente cercano esté más allá de la detectabilidad. O los halos difusos de las estrellas que rodean las galaxias podrían ser más brillantes de lo esperado. Podría haber una población de estrellas intergalácticas rebeldes esparcidas por todo el cosmos. Quizás lo más intrigante es que puede haber muchas más galaxias distantes y débiles de las que sugieren las teorías. Esto significaría que la distribución uniforme de los tamaños de galaxias medidos hasta la fecha aumenta abruptamente más allá de los sistemas más débiles que podemos ver, al igual que hay muchos más guijarros en una playa que rocas.

El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA puede ayudar a resolver el misterio. Si la causa son galaxias individuales débiles, entonces las observaciones de campo ultraprofundo de Webb deberían poder detectarlas.

Este estudio está aceptado para su publicación en El diario astrofísico.

Corrección: una versión anterior de este comunicado indicó que las observaciones de New Horizons eran inconsistentes con un estudio anterior que estimaba que hay 2 billones de galaxias en el universo. Las observaciones de New Horizons no imponen una restricción al número total de galaxias, sino que restringen la cantidad total de luz que todas las galaxias emiten en el paso de banda ultravioleta-óptico.

Christine & # 32 Pulliam
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, & # 32 Baltimore, & # 32 Maryland


Pequeños cohetes, gran ciencia

CIBER hizo uso de pequeños cohetes conocidos como cohetes de sondeo, que son misiones de investigación que van al espacio pero no a la órbita. "Necesitábamos que nuestros instrumentos estuvieran por encima de 60 millas (100 kilómetros) de altitud, pero no necesitábamos estar allí mucho tiempo, y un cohete sonoro era una excelente manera de realizar estos experimentos de manera rápida y asequible", dijo Bock.

Los investigadores se concentraron en las fluctuaciones en la región del infrarrojo cercano de la luz de fondo extragaláctica, ya que la luz visible y ultravioleta de las estrellas en las galaxias primordiales debería haberse enrojecido con el tiempo a medida que el universo se expandía. (Este fenómeno se conoce como desplazamiento al rojo). Validaron sus resultados con el telescopio espacial Spitzer de la NASA.

Los resultados sugirieron que las galaxias primordiales no eran, de hecho, la fuente de las fluctuaciones de la luz de fondo, ya que los científicos descubrieron que las fluctuaciones eran demasiado brillantes y azules para provenir de las galaxias primordiales. Dado que estas primeras galaxias son muy antiguas, la luz que se ve ahora se habría emitido miles de millones de años en el pasado, y si esta luz viajara tanto tiempo, debería parecer relativamente tenue y roja debido al gas que tenía que hacer. pasar por.

En cambio, este hallazgo de luz azul brillante revela inesperadamente que estas fluctuaciones pueden provenir de algo llamado "luz intrahalo", que es creada por estrellas arrojadas al espacio intergaláctico durante colisiones titánicas y fusiones de galaxias. Los investigadores encontraron que había tanta luz de estas estrellas intergalácticas como de estrellas ubicadas en galaxias.

"Esta luz es igual a toda la luz de las estrellas en las galaxias", dijo Bock a Space.com. "Esto nos está diciendo que las estrellas son arrancadas de sus galaxias con más frecuencia de lo que se pensaba".


Rompiendo el misterio

El telescopio Fermi no puede ver la mayoría de los objetos que irradian luz de rayos gamma, por lo que los científicos deben intentar estimar cuántos objetos de rayos gamma hay.

En un análisis que se hizo público por primera vez en septiembre de 2014, los miembros de la colaboración de Fermi tomaron las fuentes conocidas de rayos gamma y las agregaron junto con modelos que predecían la frecuencia y ubicación de fuentes invisibles. Los científicos calcularon cuánta luz de rayos gamma producirían juntas las fuentes detectadas y modeladas.

Esta salida calculada de rayos gamma coincide estrechamente con el fondo real de rayos gamma que Fermi observa y mdash todo el EGB.

La estimación final muestra que aproximadamente el 50 por ciento del fondo de rayos gamma proviene de galaxias extremadamente energéticas conocidas como blazares. Del diez al 30 por ciento del fondo de rayos gamma emana de galaxias formadoras de estrellas como la Vía Láctea, que pueden contener colectivamente muchas fuentes de rayos gamma más pequeñas, como supernovas. Otro 20 por ciento proviene de las radiogalaxias, que son blazares, pero apuntan lejos de la Tierra y, por lo tanto, no pueden ser vistas tan fácilmente por Fermi.

"Definitivamente podría haber nuevas fuentes de rayos gamma", dijo Bechtol. "Es solo que su contribución total tendría que ser relativamente pequeña".

También es posible que la materia oscura y mdash el material misterioso que constituye el 80 por ciento de toda la materia en el universo y mdash esté produciendo rayos gamma, y ​​los resultados de Fermi pueden ayudar a los científicos a descubrir qué tipo de partícula (o partículas) componen la materia oscura. .

Sigue habiendo dos grandes incertidumbres en la estimación de Fermi. Primero, es difícil medir el brillo de los rayos gamma del universo para empezar, y Bechtol dijo que él y sus colaboradores dedicaron mucho tiempo a mejorar esa medición.

En segundo lugar, los científicos están haciendo estimaciones sobre objetos que no pueden observar directamente, la mayoría de los cuales se encuentran más allá de la Vía Láctea (o extragaláctica).

"Cuando [los científicos] descubrieron por primera vez el fondo de rayos gamma, era en gran parte un misterio qué lo creó", dijo Bechtol. "Y ahora parece que todo encaja muy bien. En este momento, la explicación más simple que involucra fuentes astrofísicas conocidas parece estar funcionando bien".


El resplandor del universo muestra que hay menos / más galaxias de las que pensábamos, dicen los científicos - Astronomía

¿Cuándo una teoría no es una teoría? Cuando nadie puede siquiera ponerse de acuerdo sobre cuál es la teoría y las que compiten se refutan una vez al año. Los astrónomos no están de acuerdo sobre por qué ven más luz en el universo de la que debería verse, es decir, por qué la luz infrarroja que observan excede la cantidad de luz emitida por las galaxias conocidas.

Al observar el cosmos, los astrónomos han visto lo que no son estrellas ni galaxias, ni un cielo oscuro uniforme, sino misteriosos fragmentos de luz parecidos a un papel de lija, lo que el profesor de física y astronomía de UCLA Edward L. (Ned) Wright denomina "fluctuaciones". .

El debate se ha centrado en torno al origen de esas fluctuaciones. Una explicación es que las fluctuaciones en el fondo son de galaxias desconocidas muy distantes. Otra explicación es que provienen de galaxias desconocidas que no están tan lejos, pero las fluctuaciones nos han estado viajando desde galaxias débiles durante solo 4 o 5 mil millones de años, un tiempo bastante corto en términos de astronomía. Los investigadores en un nuevo artículo dicen que ambas explicaciones son incorrectas y proponen una alternativa.

La primera explicación, que las fluctuaciones son de galaxias muy distantes, no está ni cerca de ser apoyada por los datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, dice Wright. "La idea de galaxias débiles no tan lejanas es mejor, pero todavía no es correcta. Está equivocada en un factor de aproximadamente 10, la hipótesis de las 'galaxias distantes' está equivocada en un factor de aproximadamente 1.000".

La autora principal Asantha Cooray, profesora de física y astronomía de la Universidad de California en Irvine, y sus colegas sostienen que la pequeña cantidad de estrellas que fueron expulsadas a los bordes del espacio durante colisiones violentas y fusiones de galaxias puede ser la causa de los "halos" de luz infrarroja a lo largo de el cielo y puede explicar el misterio del exceso de luz infrarroja emitida. A medida que las galaxias que se estrellaban se enredaban gravitacionalmente unas con otras, las estrellas "huérfanas" fueron arrojadas al espacio. Son estas estrellas, dicen los investigadores, las que producen las dispersiones difusas y manchadas de luz emitida por los halos de galaxias que se extienden mucho más allá de los confines exteriores de las galaxias.

A la izquierda hay una porción de nuestro cielo llamada campo de Boötes, en luz infrarroja, a la derecha muestra un misterioso resplandor infrarrojo de fondo capturado por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en la misma región del cielo. Usando Spitzer, los investigadores pudieron detectar este resplandor de fondo, que se extiende por todo el cielo, enmascarando la luz de las galaxias y otras fuentes de luz conocidas. (Las máscaras son las marcas grises con manchas). Dicen que esta luz proviene de estrellas extraviadas que fueron arrancadas de las galaxias. Cuando las galaxias se enredan y se fusionan, las estrellas a menudo son expulsadas en el proceso. Las estrellas son demasiado tenues para ser vistas individualmente, pero Spitzer puede estar viendo su brillo colectivo. Crédito: NASA / JPL-Caltech / UC Irvine)

"Las galaxias existen en halos de materia oscura que son mucho más grandes que las galaxias cuando las galaxias se forman y se fusionan, el halo de materia oscura se hace más grande y las estrellas y el gas se hunden en el medio del halo", dice Wright. "Lo que estamos diciendo es que una estrella entre mil no hace eso y, en cambio, se distribuye como materia oscura. No se puede ver muy bien la materia oscura, pero estamos proponiendo que en realidad tiene algunas estrellas, solo una décima parte del 1 por ciento del número de estrellas en la parte brillante de la galaxia Una estrella de cada mil se elimina de la galaxia visible y se distribuye como la materia oscura.

"El halo de materia oscura no es totalmente oscuro. Una pequeña fracción, una décima parte de un por ciento, de las estrellas en la galaxia central se ha esparcido en el halo, y esto puede producir las fluctuaciones que vemos".

En grandes cúmulos de galaxias, los astrónomos han encontrado porcentajes mucho más altos de luz intra-halo, hasta del 20 por ciento, sostienen. Para su análisis, utilizaron el telescopio espacial Spitzer para producir un mapa infrarrojo de una región del cielo en la constelación de Boötes. La luz ha estado viajando hacia nosotros durante 10 mil millones de años.

"Es de suponer que esta luz en halos se produce en todas partes del cielo y simplemente no se ha medido en ningún otro lugar", dijo Wright. "Si realmente podemos entender el origen del fondo infrarrojo, podemos entender cuándo se produjo toda la luz del universo y cuánta se produjo. La historia de toda la producción de luz en el universo está codificada en este fondo. Nosotros Estamos diciendo que las fluctuaciones pueden ser producidas por los bordes borrosos de las galaxias que existían al mismo tiempo que se crearon la mayoría de las estrellas, hace unos 10 mil millones de años.

"Lo que realmente necesitamos hacer es ver e identificar las galaxias que están produciendo toda la luz en el fondo infrarrojo. Eso podría hacerse en mayor medida una vez que el telescopio espacial James Webb esté en funcionamiento porque podrá para ver galaxias mucho más distantes y débiles ".


Dark matter half what we thought, say scientists

Artist’s impression of the Milky Way and its dark matter halo (shown in blue, but in reality invisible). Credit: ESO/L. Calçada

A new measurement of dark matter in the Milky Way has revealed there is half as much of the mysterious substance as previously thought.

Australian astronomers used a method developed almost 100 years ago to discover that the weight of dark matter in our own galaxy is 800 000 000 000 (or 8 x 10 11 ) times the mass of the Sun.

They probed the edge of the Milky Way, looking closely, for the first time, at the fringes of the galaxy about 5 million billion kilometres from Earth.

Astrophysicist Dr Prajwal Kafle, from The University of Western Australia node of the International Centre for Radio Astronomy Research, said we have known for a while that most of the Universe is hidden.

"Stars, dust, you and me, all the things that we see, only make up about 4 per cent of the entire Universe," he said.

"About 25 per cent is dark matter and the rest is dark energy."

Dr Kafle, who is originally from Nepal, was able to measure the mass of the dark matter in the Milky Way by studying the speed of stars throughout the galaxy, including the edges, which had never been studied to this detail before.

He used a robust technique developed by British astronomer James Jeans in 1915—decades before the discovery of dark matter.

Dr Kafle's measurement helps to solve a mystery that has been haunting theorists for almost two decades.

"The current idea of galaxy formation and evolution, called the Lambda Cold Dark Matter theory, predicts that there should be a handful of big satellite galaxies around the Milky Way that are visible with the naked eye, but we don't see that," Dr Kafle said.

This animation shows a supercomputer simulation of a galaxy like the Milky Way and its invisible dark matter halo. We zoom in to the galaxy and can see knots of dark matter where we would expect to see many satellite galaxies, but they don’t exist in the real Universe. That’s the missing satellite problem. Credit: Prof Chris Power and Dr Rick Newton, ICRAR. Music by Reuben Christman

"When you use our measurement of the mass of the dark matter the theory predicts that there should only be three satellite galaxies out there, which is exactly what we see the Large Magellanic Cloud, the Small Magellanic Cloud and the Sagittarius Dwarf Galaxy."

University of Sydney astrophysicist Professor Geraint Lewis, who was also involved in the research, said the missing satellite problem had been "a thorn in the cosmological side for almost 15 years."

"Dr Kafle's work has shown that it might not be as bad as everyone thought, although there are still problems to overcome," he said.

The study also presented a holistic model of the Milky Way, which allowed the scientists to measure several interesting things such as the speed required to leave the galaxy.

"Be prepared to hit 550 kilometres per second if you want to escape the gravitational clutches of our galaxy," Dr Kafle said.

"A rocket launched from Earth needs just 11 kilometres per second to leave its surface, which is already about 300 times faster than the maximum Australian speed limit in a car!"


How Dark Is Space?

Team member Tod Lauer (NSF’s NOIRLab) and his colleagues used data collected by the New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) camera to snap 195 30-second exposures in seven regions above and below the star-filled galactic plane.

New Horizons imaged seven regions above and below the star-filled galactic plane.
Lauer et al. / Astrophysical Journal 2021

They’re using New Horizons because the sky the spacecraft sees is 10 times darker than the one at Earth. Unlike the outer solar system, there’s a lot of dust near Earth and it scatters the Sun’s light in every direction, even backward. Ground-based observers see this dust-scattered sunlight as the zodiacal light, and it has muddled previous attempts to measure the cosmic optical background (COB).

Like the more famous cosmic microwave background astronomers measure the COB in two steps: image patches of sky, then subtract the light from all known sources. From New Horizons’ relatively dust-free vantage point, there’s one less component that astronomers have to subtract.

The New Horizons images were of deep space but still contained a few galactic stars and background galaxies.
Lauer et al. / Astrophysical Journal 2021

There’s still lots of visible light sources to deal with, though: stars and galaxies themselves must be subtracted out of the image, as does light from stars and galaxies that are outside the field of view, but whose light scatters onto the camera. Then there’s the stars and galaxies that are too faint for the camera to resolve — those are removed with the aid of computer simulations.

Finally, they subtracted the contribution from all of the Milky Way’s stars, whose light scatters off interstellar dust, basing the calculations on observations of galactic cirrus.

But even after accounting for everything that astronomers know makes and scatters visible light, the New Horizons team was left with “extra” light that they still couldn’t explain. Lauer and colleagues called this component a “diffuse cosmic optical background” in the January 10th Diario astrofísico.

When the astronomers tallied up all the possible sources (marked by colored bars) that could contribute to the visible-light background they had measured in each of the seven images, they couldn't account for all of what they had measured (black crosses).
Lauer et al. / Astrophysical Journal 2021

“The total unknown amount is more than the integrated flux from all known galaxies,” Lauer said, presenting the results at the 237th meeting of the American Astronomical Society.


Oldest surviving light reveals the universe's true age

It is 13.77 billion years old, give or take 40 million years.

Ancient light from the Big Bang has revealed a precise new estimate for the universe's age: 13.77 billion years, give or take 40 million years.

The new estimate, based on data from an array of telescopes in the Chilean Atacama Desert, also weighs in on one of the most important disagreements in astrophysics: How fast is the universe expanding? Described in two scientific papers, the new result gives a significant boost to one side of the disagreement, though the physicists couldn't prove the other side of the dispute wrong.

Here's the problem: Physicists need to understand the universe's expansion rate to make any sense of cosmology &mdash the science of our whole universe's past, present and future. They know that a mysterious substance called energía oscura is causing the universe to expand (at an ever-increasing rate) in all directions.. But when astronomers point their telescopes into space to measure the Hubble constant (H0) &mdash the number that describes how fast the universe is expanding at different distances from us or another point &mdash they come up with numbers that disagree with each other, depending on the method they use.

One method, based on measurements of how fast nearby galaxies are moving away from the Milky Way, produces one H0. Another method, based on studying the oldest light in space, or cosmic microwave background (CMB), produces another H0. This disagreement has left scientists wondering whether there's some important blind spot in their measurements or theories, as Live Science previously reported. These new results seem to show that there weren't any measurement errors on the CMB side.

"We find an expansion rate that is right on the estimate by the Planck satellite team," which is another study of the CMB, Cornell University astrophysicist Steve Choi, lead author of one of two new papers, said in a statement. "This gives us more confidence in measurements of the universe's oldest light."

The data from the Planck satellite, released in 2018, were the most important measurements of the CMB before now. With an unprecedented level of precision, they showed how sharply CMB measurements of H0 disagree with measurements based on the movement of nearby galaxies.

These new results recalculated the CMB measurement from scratch using an entirely different set of telescope data and calculations, and came up with very similar results. That doesn't prove that the CMB measurement of H0 is correct &mdash there could still be some problem with the physics theories used to make the calculation &mdash but it does suggest that there aren't any measurement errors on that side of the disagreement.

Relying on data from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) in Chile's Atacama Desert, the researchers tracked faint differences between different parts of the CMB -- which appears to have different energy levels in different parts of the sky. The CMB, which formed as the universe cooled after the Big Bang, is detectable in every direction in space as a microwave glow. It's more than 13 billion light-years in the distance, a relic of a time before stars and galaxies formed.

By combining theories on how the CMB formed with precise measurements of its fluctuations, physicists can determine how fast the universe was expanding at that moment in time. That data can then be used to calculate H0.

The ACT methodically scanned half the sky between 2013 and 2016, looking particularly at microwave light. Then researchers spent years cleaning up and analyzing the data with the aid of supercomputers, removing other microwave sources that are not part of the CMB, to stitch together a full map of the CMB. The whole time, they "blinded" themselves to the implications of their work, they wrote in their papers, meaning they didn't look at how their choices affected estimates of H0 until the very end. Only when the full CMB map was complete did the researchers use it to calculate H0.

The new CMB map also offered a new measure for the distance between Earth and the CMB. That distance, combined with a new measurement of how fast the universe has expanded over time, allowed a precise calculation of the age of the universe.

"I didn't have a particular preference for any specific value &mdash it was going to be interesting one way or another," Choi said.

It's still possible, as Live Science has previously reported, that some error in those theories is messing up the calculation. But it's not clear what the error would be.

The other approach to calculating H0 relies on pulsing stars known as cepheids, which reside in distant galaxies and pulse regularly. That timed pulsing allows researchers to perform precise calculations of their motion and distances from Earth.

With those direct speed measurements, it's fairly straightforward to come up with a measurement of H0. There are no complicated cosmological theories involved. But it's possible, some scientists have proposed, that our region of the universe is just weirdly empty, and not representative of the whole universe. It's even possible that there are measurement issues with the cepheids, and that these cosmic measuring sticks don't work quite the way physicists expect.

For now, the true H0 remains a mystery. But CMB researchers have more ammunition for their side of the disagreement.

Both new papers describing the new analysis have been published July 14 to the preprint database arXiv and submitted for formal peer review.

Originally published on Live Science.

Cool, I saw the preliminary paper a few weeks back https://arxiv.org/abs/2004.01139 ]but I thought the result would wait a year or so!

Even better, they confirm Planck alone - and with independent TE, EE modes (basic Planck used TT and in 2018 also BB) - and improve on the integrated result in some senses (Planck was more precise).

On the recent expansion rate tension with mostly low-z data, the ACT starts out towards the median. The recent discovery that the H0 current expansion rate tension can be replaced by a CMB T0 current temperature tension https://astrobites.org/2020/06/27/h0-or-t0-tension/ ] is informative here: the ACT work do not extract the temperature, but they use observations of Uranus as beam calibration. The old WMAP used their beam as temperature calibration and it is that result that sits on the median of 70 km s^-1 Mpc^-1 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0067-0049/208/2/19 ]. So that supports the H0 <-> T0 result.

I also twigged another source of measurement error from the paper. They note that a recalibrated and data added work on the H0LiCOW gravitational lensing low-z, high-H0 result resulted in a low-H0 result without resolving the mass density profile H0LiCOW model with https://arxiv.org/abs/2007.02941 ]. ". our new analysis does not statistically invalidate the mass profile assumptions by H0LiCOW, . ". Meaning H0LiCOW method is not very sensitive yet.

I'm not sure measurement problems is the reason for the recent years spread, but each paper released in the area seems to accumulate evidence along those lines. I could see from the recent paper that the median H0 of 70 km s^-1 Mpc^-1 indeed do not suggest new physics, and from the figures it seems to me a H0 < 72 km s^-1 Mpc^-1 would give "same old, same old".

By coincidence, the Sloan Digital Sky Survey just released "the largest three-dimensional map of the universe ever created", advancing cosmology even further to 1 % uncertainty.

"By combining SDSS data with additional data from the Cosmic Microwave Background, supernovae, and other programs, we can simultaneously measure many fundamental properties of the universe," says Mueller. "The SDSS data cover such a large swath of cosmic time that they provide the biggest advances of any probe to measure the geometrical curvature of the universe, finding it to be flat. They also allow measurements of the local expansion rate to better than one percent."

Oddly, the papers seem to have been released to arXiv already before the weekend. The summary paper: https://arxiv.org/abs/2007.08991 .

- Being an integrative cosmological summary based on the baryonic acoustic oscillations and the cosmic microwave background to establish flatness it reinforces the standard model nicely.
- The structure data in the survey strongly fit dark matter evolving according to general relativity.
- The flatness of space is now 10^-4 - yielding a universe volume at least 100 million times larger than the observable - which is just an order of magnitude from the detection limit.
- Dark energy can be detected at 8 sigma based on accepting flatness, it is constant and yields a current expansion rate at H0 = 68.20 +/- 0,81 km s^-1 Mpc^-1. This likely means no physics since it is < 72 km s^-1 Mpc^-1 at nearly 3 sigma.

Most exciting to me is that it is consistent with simplest selection bias ("anthropic") finetuning which they point out as possible and substantially strengthened explanation.

"Nevertheless, the observed consistency with flat ΛCDM at the higher precision of this work points increasingly towards a pure cosmological constant solution, for example, as would be produced by a vacuum energy finetuned to have a small value. This fine-tuning represents a theoretical difficulty without any agreed-upon resolution and one that may not be resolvable through fundamental physics considerations alone (Weinberg 1989 Brax & Valageas 2019). This difficulty has been substantially sharpened by the observations presented here."


More here: https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=117340 , https://www.port.ac.uk/news-events-and-blogs/news/astrophysicists-fill-in-11-billion-years-of-universe-expansion-history .

Except that the published result show that they can test it, and has. There is one remaining tension in the data, out of thousands of explained data.

Maybe if you tried to read the work - scientists have worked hard for it and it deserves better than unfounded dismissal.

Or you can say, on the contrary, since gravity is a 400 year old paradigm that has never been rejected by data it is firm.

Also, the current inflationary hot big bang cosmology is only 40 years old, the century old big bang theory had problems with observations at that time that we seem to have now solved. Here is a short video based on a know astrophysicist's script that explains that (but doesn't describe mechanisms): P1Q8tS-9hYo View: https://www.youtube.com/watch?v=P1Q8tS-9hYo

"The CMB, which formed as the universe cooled after the Big Bang, is detectable in every direction in space as a microwave glow. It's more than 13 billion light-years in the distance, a relic of a time before stars and galaxies formed."

The radius of the observable universe is 46.5 billion light-years, The CMB is the very edge of the observable universe, so why has the article said the distance to the CMB is

13 billion light-years instead of 46.5 billion light-years?

By coincidence, the Sloan Digital Sky Survey just released "the largest three-dimensional map of the universe ever created", advancing cosmology even further to 1 % uncertainty.

"By combining SDSS data with additional data from the Cosmic Microwave Background, supernovae, and other programs, we can simultaneously measure many fundamental properties of the universe," says Mueller. "The SDSS data cover such a large swath of cosmic time that they provide the biggest advances of any probe to measure the geometrical curvature of the universe, finding it to be flat. They also allow measurements of the local expansion rate to better than one percent."

Oddly, the papers seem to have been released to arXiv already before the weekend. The summary paper: https://arxiv.org/abs/2007.08991 .

- Being an integrative cosmological summary based on the baryonic acoustic oscillations and the cosmic microwave background to establish flatness it reinforces the standard model nicely.
- The structure data in the survey strongly fit dark matter evolving according to general relativity.
- The flatness of space is now 10^-4 - yielding a universe volume at least 100 million times larger than the observable - which is just an order of magnitude from the detection limit.
- Dark energy can be detected at 8 sigma based on accepting flatness, it is constant and yields a current expansion rate at H0 = 68.20 +/- 0,81 km s^-1 Mpc^-1. This likely means no physics since it is < 72 km s^-1 Mpc^-1 at nearly 3 sigma.

Most exciting to me is that it is consistent with simplest selection bias ("anthropic") finetuning which they point out as possible and substantially strengthened explanation.

"Nevertheless, the observed consistency with flat ΛCDM at the higher precision of this work points increasingly towards a pure cosmological constant solution, for example, as would be produced by a vacuum energy finetuned to have a small value. This fine-tuning represents a theoretical difficulty without any agreed-upon resolution and one that may not be resolvable through fundamental physics considerations alone (Weinberg 1989 Brax & Valageas 2019). This difficulty has been substantially sharpened by the observations presented here."


More here: https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=117340 , https://www.port.ac.uk/news-events-and-blogs/news/astrophysicists-fill-in-11-billion-years-of-universe-expansion-history .

AA .
Here is a mathematical derivation of ASTRONOMICAL age of universe basis the knowledge of eternal cycles of time (or Kaalchakra) .

https://www.makersmakings.org/astronomical-age-of-universe/
Astronomical age of universe: 13.802585355 billion human solar years

Nota: This is not the real age of universe . I say so as this age us only after start of present GREAT DAY (MAHA KALPA) of the Creator (I mean Brahma) . This Mahakalpa is calculated here .

https://www.makersmakings.org/calculate-surya-samvatsara/
The real age of universe is closer to 156-157 trillion human solar years


BB .
And basis this we can calculate the expanses of Observable universe as calculated in this link .

13 billion light-years instead of 46.5 billion light-years?

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