Midiendo el Universo: Perspectivas de DESI
Este estudio analiza las Oscilaciones Acústicas de Baryones usando datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura.
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Tabla de contenidos
El estudio de la estructura y expansión del universo es un área importante de investigación en astrofísica moderna. Una herramienta clave en este estudio es la medición de las Oscilaciones Acústicas de Baryones (BAO). Las BAOs son fluctuaciones regulares y periódicas en la densidad de la materia visible en el universo. Proporcionan información clave sobre la historia de expansión del universo, lo que nos ayuda a entender su composición y las fuerzas que lo moldean.
En este artículo, vamos a hablar sobre la medición de las BAOs a partir del Bosque de Lyman-alfa de Cuásares de alto desplazamiento al rojo usando datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI). Este trabajo combina los esfuerzos de muchos investigadores e instituciones para analizar una enorme cantidad de datos astronómicos.
El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI)
DESI es una encuesta astronómica a gran escala que tiene como objetivo medir los desplazamientos al rojo de millones de objetos celestes. El proyecto empezó en mayo de 2021 y está diseñado para recopilar datos durante un período de cinco años. Para el final del proyecto, DESI planea recopilar información de 40 millones de galaxias y cuásares en una gran área del cielo.
Uno de los objetivos principales de DESI es medir con precisión las BAO en un amplio rango de desplazamientos al rojo. Esto permitirá a los investigadores hacer mejores predicciones sobre el comportamiento de la energía oscura y la estructura a gran escala del universo.
El Conjunto de Datos
El análisis presentado en este artículo se basa en el primer año de datos recopilados por DESI. Este conjunto de datos incluye alrededor de 13 millones de galaxias, 1.5 millones de cuásares y 4 millones de estrellas. Los cuásares incluidos en el conjunto de datos son esenciales para estudiar el bosque de Lyman-alfa, que es el patrón de absorción visto en los espectros de cuásares debido al gas hidrógeno que interviene.
El bosque de Lyman-alfa está compuesto por muchas características de absorción causadas por hidrógeno neutro, que llena el espacio entre nosotros y los cuásares distantes. Entender la densidad y distribución de estas características es crucial para medir las BAOs.
Metodología
Recolección de Datos
Los datos fueron recolectados usando el telescopio Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona. Se utilizó un nuevo espectógrafo de fibra múltiple para capturar la luz de miles de objetos simultáneamente. Este instrumento tiene un amplio campo de visión y es capaz de dispersar la luz en sus colores componentes, permitiendo un análisis detallado de las características espectrales.
Análisis de Espectros
Para analizar los espectros de los cuásares, el equipo de investigación utilizó algoritmos sofisticados para extraer el flujo transmitido medio de los espectros observados. El flujo transmitido se define como la relación entre el flujo observado y el flujo esperado de un cuásar que no se ve afectado por la absorción interveniente.
Medición de Correlaciones
Los investigadores midieron las correlaciones entre las fluctuaciones en el bosque de Lyman-alfa y las posiciones de los cuásares. Al analizar estas correlaciones, pudieron inferir información sobre las BAOs. La metodología incluyó pruebas rigurosas con datos sintéticos para asegurar la solidez de los resultados.
Estrategia de Ceguera
Para eliminar sesgos en el análisis, se empleó una estrategia de ceguera. Esto significa que los investigadores desarrollaron y probaron sus métodos usando datos sintéticos sin conocer las verdaderas mediciones. Solo revelaron los resultados después de pasar una serie de pruebas de validación.
Resultados
Mediciones de BAO
El análisis produjo mediciones precisas de la escala de BAO a lo largo de la línea de visión y a través de ella. Los investigadores encontraron que la escala de BAO en un desplazamiento al rojo particular podría usarse para medir la tasa de expansión y la distancia en el universo.
Historia de la Expansión Cósmica
Los hallazgos contribuyen a nuestra comprensión de la historia de la expansión cósmica. Al comparar estas mediciones con datos y modelos previos, los investigadores pudieron refinar sus estimaciones sobre la expansión del universo y los parámetros de densidad de energía que la gobiernan.
Conclusión
El trabajo realizado con el conjunto de datos de DESI marca un avance importante en el campo de la cosmología. Las mediciones de las BAOs brindan información crítica sobre la naturaleza del universo y ayudan a los investigadores a entender la compleja interacción de fuerzas que operan a lo largo de la historia cósmica. A medida que se recopilen más datos, esperamos obtener una imagen aún más clara de la trayectoria del universo y la física subyacente que lo gobierna. Al seguir mejorando nuestra comprensión de las BAOs y otros fenómenos cosmológicos, podemos captar mejor las leyes fundamentales de la naturaleza y nuestro lugar en el cosmos.
Título: DESI 2024 IV: Baryon Acoustic Oscillations from the Lyman Alpha Forest
Resumen: We present the measurement of Baryon Acoustic Oscillations (BAO) from the Lyman-$\alpha$ (Ly$\alpha$) forest of high-redshift quasars with the first-year dataset of the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Our analysis uses over $420\,000$ Ly$\alpha$ forest spectra and their correlation with the spatial distribution of more than $700\,000$ quasars. An essential facet of this work is the development of a new analysis methodology on a blinded dataset. We conducted rigorous tests using synthetic data to ensure the reliability of our methodology and findings before unblinding. Additionally, we conducted multiple data splits to assess the consistency of the results and scrutinized various analysis approaches to confirm their robustness. For a given value of the sound horizon ($r_d$), we measure the expansion at $z_{\rm eff}=2.33$ with 2\% precision, $H(z_{\rm eff}) = (239.2 \pm 4.8) (147.09~{\rm Mpc} /r_d)$ km/s/Mpc. Similarly, we present a 2.4\% measurement of the transverse comoving distance to the same redshift, $D_M(z_{\rm eff}) = (5.84 \pm 0.14) (r_d/147.09~{\rm Mpc})$ Gpc. Together with other DESI BAO measurements at lower redshifts, these results are used in a companion paper to constrain cosmological parameters.
Autores: DESI Collaboration, A. G. Adame, J. Aguilar, S. Ahlen, S. Alam, D. M. Alexander, M. Alvarez, O. Alves, A. Anand, U. Andrade, E. Armengaud, S. Avila, A. Aviles, H. Awan, S. Bailey, C. Baltay, A. Bault, J. Bautista, J. Behera, S. BenZvi, F. Beutler, D. Bianchi, C. Blake, R. Blum, S. Brieden, A. Brodzeller, D. Brooks, E. Buckley-Geer, E. Burtin, R. Calderon, R. Canning, A. Carnero Rosell, R. Cereskaite, J. L. Cervantes-Cota, S. Chabanier, E. Chaussidon, J. Chaves-Montero, S. Chen, X. Chen, T. Claybaugh, S. Cole, A. Cuceu, T. M. Davis, K. Dawson, R. de la Cruz, A. de la Macorra, A. de Mattia, N. Deiosso, A. Dey, B. Dey, J. Ding, Z. Ding, P. Doel, J. Edelstein, S. Eftekharzadeh, D. J. Eisenstein, A. Elliott, P. Fagrelius, K. Fanning, S. Ferraro, J. Ereza, N. Findlay, B. Flaugher, A. Font-Ribera, D. Forero-Sánchez, J. E. Forero-Romero, C. Garcia-Quintero, E. Gaztañaga, H. Gil-Marín, S. Gontcho A Gontcho, A. X. Gonzalez-Morales, V. Gonzalez-Perez, C. Gordon, D. Green, D. Gruen, R. Gsponer, G. Gutierrez, J. Guy, B. Hadzhiyska, C. Hahn, M. M. S Hanif, H. K. Herrera-Alcantar, K. Honscheid, C. Howlett, D. Huterer, V. Iršič, M. Ishak, S. Juneau, N. G. Karaçayli, R. Kehoe, S. Kent, D. Kirkby, A. Kremin, A. Krolewski, Y. Lai, T. -W. Lan, M. Landriau, D. Lang, J. Lasker, J. M. Le Goff, L. Le Guillou, A. Leauthaud, M. E. Levi, T. S. Li, E. Linder, K. Lodha, C. Magneville, M. Manera, D. Margala, P. Martini, M. Maus, P. McDonald, L. Medina-Varela, A. Meisner, J. Mena-Fernández, R. Miquel, J. Moon, S. Moore, J. Moustakas, E. Mueller, A. Muñoz-Gutiérrez, A. D. Myers, S. Nadathur, L. Napolitano, R. Neveux, J. A. Newman, N. M. Nguyen, J. Nie, G. Niz, H. E. Noriega, N. Padmanabhan, E. Paillas, N. Palanque-Delabrouille, J. Pan, S. Penmetsa, W. J. Percival, M. M. Pieri, M. Pinon, C. Poppett, A. Porredon, F. Prada, A. Pérez-Fernández, I. Pérez-Ràfols, D. Rabinowitz, A. Raichoor, C. Ramírez-Pérez, S. Ramirez-Solano, M. Rashkovetskyi, C. Ravoux, M. Rezaie, J. Rich, A. Rocher, C. Rockosi, N. A. Roe, A. Rosado-Marin, A. J. Ross, G. Rossi, R. Ruggeri, V. Ruhlmann-Kleider, L. Samushia, E. Sanchez, C. Saulder, E. F. Schlafly, D. Schlegel, M. Schubnell, H. Seo, R. Sharples, J. Silber, F. Sinigaglia, A. Slosar, A. Smith, D. Sprayberry, T. Tan, G. Tarlé, S. Trusov, R. Vaisakh, D. Valcin, F. Valdes, M. Vargas-Magaña, L. Verde, M. Walther, B. Wang, M. S. Wang, B. A. Weaver, N. Weaverdyck, R. H. Wechsler, D. H. Weinberg, M. White, J. Yu, Y. Yu, S. Yuan, C. Yèche, E. A. Zaborowski, P. Zarrouk, H. Zhang, C. Zhao, R. Zhao, R. Zhou, H. Zou
Última actualización: 2024-09-27 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2404.03001
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2404.03001
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
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Enlaces de referencia
- https://github.com/igmhub/picca
- https://github.com/igmhub/picca/tree/v9.0.0
- https://github.com/esheldon/fitsio
- https://github.com/andreicuceu/vega
- https://github.com/andreicuceu/vega/tree/v1.0.0
- https://www.desi.lbl.gov/collaborating-institutions
- https://github.com/desihub/desisim
- https://github.com/desihub/desisim/tree/0.38.0
- https://github.com/desihub/fastspecfit
- https://github.com/desihub/fastspecfit/tree/2.4.2
- https://data.desi.lbl.gov/doc/releases/
- https://zenodo.org