Euclides desafiará la relatividad general de Einstein – rts.ch

Para comprender mejor las estructuras observadas en el universo, los científicos utilizan simulaciones por computadora que luego se comparan con lo que vemos en el cielo: cada simulación tiene como objetivo estudiar un fenómeno específico.

En Ginebra, la astrofísica Ann Verham y su grupo participan esfingeuna simulación muy útil para describir galaxias muy lejanas.

Un ejemplo entre muchos es El Proyecto IllustrisTNG. Sus cálculos se basan en particular en las leyes de la naturaleza, la expansión del universo, la atracción gravitatoria de la materia sobre sí misma, el movimiento del gas cósmico, así como la formación de estrellas y agujeros negros.

Todos estos componentes y procesos físicos están modelados según las condiciones iniciales que se asemejan a un universo muy joven: desde los momentos posteriores al Big Bang hasta la actualidad. Esto representa más de 13.800 millones de años de evolución cósmica en tres dimensiones.

>> Simulación de una sola galaxia rastreada en el tiempo por IllustrisTNG:

El volumen simulado contiene decenas de miles de galaxias capturadas con gran detalle, que cubren una amplia gama de masas, tasas de formación de estrellas, formas y tamaños, cuyas características coinciden bien con la cantidad de galaxias observadas en el universo real.

En cuanto a Euclid, hace uso de su propio programa dedicado llamado simulador insignia“La simulación cósmica más grande jamás realizada en el mundo”, especifica Stefan Baltani. Fue implementado por la Universidad de Zúrich en Lugano, en el muy fuerte Centro Nacional Suizo de Computación Científica (csc): “El gran tamaño permite hacer estadísticas o buscar objetos raros”, apunta el cosmólogo. El profesor de la Universidad de Ginebra y su equipo participaron en el diseño y fabricación del VIS, uno de los instrumentos de Euclid.

>> Visualización de la simulación principal de Euclid:

El programa está diseñado específicamente en base a lo que los científicos quieren estudiar: «Estamos buscando estructuras a gran escala, así como la presencia de materia oscura y energía oscura. En la simulación, pudimos pasar por alto la materia ordinaria: nos persuadimos a nosotros mismos ‘dibujar’ galaxias en lugares de gran densidad». de materia oscura respetando las distribuciones de masa, color, etc. de las galaxias observadas. Todo ello con el fin de poder hacer una simulación de todo el universo, y no sólo una parte muy pequeña.

>> Euclides pintará el cielo en diferentes momentos:

>> Mire a las 7:30 p. m. «El telescopio espacial Euclid ayudará a estudiar la materia oscura en el universo»:

Euclid dibujará un mapa tridimensional del universo, incluyendo dos mil millones de galaxias en una porción de poco más de un tercio de la bóveda celeste, que es una porción enorme. También retrocederá en el tiempo hasta 10 mil millones de años luz. Estos mapas sin precedentes tienen como objetivo reconstruir la historia del universo «en escalas de tiempo», según el astrofísico Yannick Millier de Unión Euclides.

>> Un extracto de la innovadora simulación de Euclid, Desde el universo local actual (izquierda) hasta cuando tenía unos 3 mil millones de años (derecha), cuando los cúmulos de galaxias comenzaron a formarse:

Las galaxias centrales, que habitan en el centro de los halos de materia oscura, están en azul. Las galaxias satélite, en los halos más masivos, aparecen en los picos de mayor intensidad de la materia oscura subyacente, en rojo. El tiempo fluye de derecha a izquierda en esta imagen. [J. Carretero (PIC), P. Tallada (PIC), S. Serrano (ICE) and the Euclid Consortium Cosmological Simulations SWG – Euclid/ESA]

Alice Gasparini explica en La Matinale que las observaciones de Euclides «crearán una imagen de las galaxias que nos llegarán, ligeramente distorsionada por la presencia de materia entre nosotros y estas galaxias observadas». «La materia oscura ignora la luz. No tenemos forma de observarla excepto a través de la gravedad y el efecto de esta materia en el espacio-tiempo. Este es el efecto de la lente gravitacional: la luz que nos llega de las galaxias observadas por el satélite se ve afectada por esta distorsión del espacio-tiempo”. Para ella, lo importante es que “este satélite también examinará la evolución de este efecto a lo largo del tiempo”.

>> Visualización del espacio-tiempo distorsionado por un cuerpo masivo:

La distribución de la materia en realidad evoluciona a lo largo de millones y miles de millones de años. El científico define: “La materia es una forma de energía, pero en el universo también hay otra forma de energía, que es dominante y esta forma tiene el efecto contrario al efecto de la materia: es la energía oscura”. Será responsable de la expansión acelerada del universo. Gracias a las observaciones de Euclides, los cosmólogos podrán descifrar las diversas teorías que explican estos fenómenos.

>> Explicaciones de Alice Gasparini, Doctora en Física Teórica y Ciencias de la Educación con especialidad en Cosmología:

En esto, Euclides probaría la gravedad describiendo los movimientos de todos los cuerpos celestes en la escala del universo y comprobaría si no había una gravedad alternativa, llamada «modificada», que funcionara sin energía oscura.

«La teoría de la relatividad general de Einstein es la teoría que mejor describe la gravedad a gran escala; sin embargo, las observaciones indican que hay un factor gravitatorio importante que pasamos por alto. Podemos resolver este problema diciendo que hay materia que no vemos y eso agrega un elemento al universo… Es una solución existencial. Pero también podemos decir, de hecho, en una escala muy, muy amplia, que hay una teoría ‘más general’ que la relatividad general».

«Los físicos están buscando partículas exóticas que puedan formar materia oscura, mientras que en matemáticas, los físicos teóricos están trabajando duro en ecuaciones para ver si hay una teoría más amplia que incluya la de Einstein», señala Carol Mundell, directora de ciencia de la Agencia Espacial Europea. . , se reunieron en Florida para el lanzamiento de Euclid. «El caso especial de la teoría de Einstein es la gravedad newtoniana: durante 350 años, las leyes de la gravedad de Newton han sido las que pensábamos que eran correctas. velocidades o masas más grandes, tenemos una teoría más grande». Incluyendo a Newton en física, uno trata de entender si hay una teoría más grande para la cual la teoría general de la relatividad de Einstein es un caso especial, por lo que siempre estamos empujando esos límites teóricamente, tecnológica y científicamente», apunta en Tout un Monde.

>> Escuche a Tout un Monde sobre la tarea de Euclides:

Todo lo que sabemos proviene de la teoría general de la relatividad desarrollada por Albert Einstein 1915Describe cómo la materia y la energía modifican la geometría del espacio-tiempo. Su ecuación muestra que la gravedad no es una fuerza que actúa entre dos cuerpos -esta es la definición tradicional de gravedad según Newton- sino que se manifiesta a través de la curvatura del espacio-tiempo. La curvatura que es en realidad el campo gravitatorio del cuerpo masivo que lo genera.

Los experimentos han demostrado que las predicciones de Einstein son correctas: sí, el universo se está expandiendo, los agujeros negros existen, al igual que las ondas gravitacionales se propagan a través del espacio-tiempo. Estos son los tres pilares probados de la relatividad general. Euclid permitirá descifrar las teorías existentes gracias a un mapa del cielo extragaláctico.

>> E = MC²Una verdadera revolución en la física:

La famosa ecuación «E = MC2» —la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado— aparece en un manuscrito escrito por Albert Einstein en 1912. Este manuscrito de 72 páginas es el primero en el que un físico revela su teoría de la relatividad. [AP Photo/Sotheby’s – Keystone]

«Al ir al espacio, es posible mejorar lo que podemos hacer en la Tierra gracias a la calidad muy estable de la imagen que obtendremos de estos miles de millones de galaxias. No es solo una cuestión del experimento en sí, que investigará nuestra historia cósmica, más del 70% de la edad del universo… lo que en sí mismo me resulta asombroso”, se regocija Gaitee Hussain, jefe del departamento científico de la ESA. «Pero también surgirá mucha ciencia adicional porque los científicos son muy creativos. Encontraremos todo tipo de galaxias satélite, cúmulos de galaxias y habrá muchos otros descubrimientos científicos que podemos hacer». Ni pensar en el día de hoy”, vaticina quien también realizó el viaje al Cabo Cañaveral.

>> Mire a las 7:30 p. m. con la profesora Camille Bonvin (UNIGE), «Los descubrimientos de materia oscura proporcionarán una nueva visión del universo»:

«Recién ahora es posible estudiar las propiedades del universo a escalas muy grandes», dice el profesor Martin Kunz (UNIGE), curador suizo de Euclid. «En cosmología, siempre partimos de un modelo y el Modelo Estándar dice que el universo es completamente isotrópico y completamente homogéneo, por lo que es igual en todas partes y en todas las direcciones. Pero obviamente, también tenemos que verificar eso», dijo. Hacia los campos de tiro en Merritt Island. Está satisfecho con la precisión de Euclid, que podrá caracterizar el universo de una manera mucho más precisa que cualquier cosa lograda hasta ahora, con una calidad cercana a la del Hubble: «Un tesoro de datos que los astrónomos podrán excavar durante décadas para ¡Ven y encuentra cosas increíblemente emocionantes!»

>> Explicaciones del profesor Martin Kunz (UNIGE), especialista en cosmología teórica y responsable de la Suiza de Euclides: