Los nuevos resultados de DES (Dark Energy Survey) apuntalan el modelo cosmológico ΛCDM

Por Francisco R. Villatoro, el 28 mayo, 2021. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Energía oscura • Física • Noticias • Physics • Planck • Science ✎ 3

Se acaban de publicar 26 de los 30 artículos con los últimos resultados de DES (Dark Energy Survey), tras tres años de toma de datos. El modelo cosmológico de consenso se mantiene robusto y firme. Para la constante de Hubble, el resultado de la medida de DES 3×2pt es h = 0.680 ± 0.004, que es compatible con los resultados del telescopio espacial Planck y las observaciones con BAO+BBN; y que discrepa de las medidas locales de SH0ES en unas 4 sigmas. DES Y3 estima una amplitud normalizada de inhomogeneidades S8 = 0.812 ± 0.008 y una densidad de materia oscura Ωm = 0.306 ± 0.005, asumiendo el modelo ΛCDM; también estima σ8 = 0.812 ± 0.008, Ωm = 0.302 ± 0.006 y un parámetro para la ecuación de estado de la energía oscura ω = −1.031 ± 0.029, asumiendo el modelo ωCDM; además acota la masa de todos los neutrinos en ∑mν < 0.13 eV (95 % CL). Todos estos resultados son compatibles con los resultados de Planck y refuerzan la robustez del modelo cosmológico ΛCDM.

La colaboración del DES (Cartografiado de la Energía Oscura) ha observado 226 millones de galaxias durante 345 noches en 5000 grados cuadrados de cielo en el hemisferio sur (casi una octava parte de todo el cielo). DES usa la Cámara de Energía Oscura  (DECam, Dark Energy Camera) de 570 millones de píxeles, instalada en el telescopio Víctor Blanco de 4 metros del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile. Los resultados del primer año de toma da datos se publicaron en 2017 (LCMF, 07 ago 2017). DES observa galaxias hasta una distancia de unos 7000 millones de años luz y en DES Y3 se ha usado un nuevo método de calibración de los desplazamientos al rojo de las galaxias, mucho más robusto. La colaboración DES está formada por más de 400 científicos de 25 instituciones de 7 países.

El artículo con el análisis de parámetros cosmológicos es DES Collaboration, «Dark Energy Survey Year 3 Results: Cosmological Constraints from Galaxy Clustering and Weak Lensing,» DES-2020-0617, 26 May 2021 (PDF); «DES Y3 Results: Cosmological constraints from galaxy clustering and galaxy-galaxy lensing using the MAGLIM lens sample,» DES-2020-0620, 26 May 2021 (PDF); «DES Y3 Results: Cosmology from Cosmic Shear and Robustness to Modeling Uncertainty,» DES-2019-0480, 26 May 2021 (PDF); «DES Y3 Results: Cosmology from Cosmic Shear and Robustness to Data Calibration,» DES-2019-0479, 27 May 2021 (PDF). Si te interesa ojear el resto de los artículos (algunos ya están en arXiv) tienes el listado en «DES Year 3 Cosmology Results: Papers» [web].

El catálogo de DES Y3 «GOLD» comprende unos 390 millones de objetos, con una relación señal ruido S/N ~ 10 para la detección de objetos extendidos con magnitud aparente hasta ~23.0. Esta figura muestra la región de unos 5000 grados cuadrados de cielo del hemisferio sur que se ha observado.

Si se insiste en buscar desviaciones respecto a los resultados de Planck y el modelo ΛCDM, solo se puede destacar una discrepancia a 2.3 sigmas para el valor de S8 ≡ σ8(Ωm/0.3)0.5 cuando se calcula con el modelo ωCDM. La figura muestra cómo difieren el valor de S8 = 0.827+0.019−0.017 de CMB Planck 2018 (TT+EE+TE+low-ℓ TT+EE), para altos desplazamientos al rojo (z ≈ 1100), y el valor S8 = 0.759+0.025−0.023 de DES Y3 (valor fiduciario), para bajos desplazamientos al rojo (z ≲ 1.0). La discrepancia baja a 2.1 sigmas cuando se calcula con el modelo LCDM, en concreto S8 = 0.772+0.018−0.017.

Esta discrepancia se discute en varios de los artículos. En esta otra figura se muestra que disminuye cuando se comparan el valor de S8 = 0.834 ± 0.016 de CMB Planck 2018 (TT+TE+EE), en color naranja, con el valor S8 = 0.777 ± 0.049 de DES Y3 2×2pt MAGLIM (de color morado). No se sabe si esta discrepancia a entre dos y tres sigmas es una señal de nueva física, pero lo más parsimonioso es que sea resultado de una fluctuación estadística en los datos de Planck (LCMF, 01 dic 2018). Por un lado, la discrepancia se reduce cuando se comparan los datos combinados de DES+BAO+BBN y los de Planck+BAO. Y por otro lado, no se observan discrepancias similares en otros parámetros cosmológicos entre DES y Planck.

En resumen, un gran resultado de DES, a pesar de que decepcionará a quienes buscan derribar a toda costa al modelo ΛCDM de su pedestal. DES finalizó sus observaciones en 2019 tras 758 noches (ahora se han publicado los resultados de las primeras 345 noches, los tres primeros años). En unos cinco años se publicará el análisis de todos los datos. No se debe perder la esperanza de que ofrezcan alguna pista más allá del modelo ΛCDM. Pero tampoco hay que olvidar que este modelo tiene poco más de 20 años de vida. Siendo tan joven, su robustez parece a prueba de fuego.



3 Comentarios

  1. Adam Riess & Cía descorchando agua espirituosa, de seguro 😉
    Veremos a ver cómo sigue este apasionante asunto.
    Continuará…

    Muchas gracias, Francis.
    Saludos.

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