Nueva estimación del número de galaxias con z < 8 decuplica su número

Estimar la densidad de galaxias en el universo requiere un modelo teórico y ajustar sus parámetros con observaciones. Ahora es noticia que el número de galaxias con z < 8 es de 2,0 ± 0,7 billones, diez veces mayor que las estimaciones anteriores (que se basaron en galaxias con z < 4). La inmensa mayoría de dichas galaxias tienen baja masa y son demasiado débiles para poder ser observadas.

La estimación se basa en la función de Schechter (1976) que estima la densidad total de galaxias en función de su desplazamiento al rojo. Se ha ajustado la función de Schechter a tres poblaciones de galaxias con z<1, 1<z<3, y 3<z<8. La fórmula depende de una masa mínima, M*. En este estudio se ha tomado igual a un millón de masas solares (en estudios previos se tomó un valor diez veces mayor). Quizás por ello el número de galaxias de baja masa se ha multiplicado por diez.

El artíclulo es Christopher J. Conselice, Aaron Wilkinson, …, Alice Mortlock, “The Evolution of Galaxy Number Density at z < 8 and its Implications,” The Astrophysical Journal 830: 83 (14 Oct 2016), doi: 10.3847/0004-637X/830/2/83arXiv:1607.03909[astro-ph.GA].

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Me gustaría destacar tres cuestiones relevantes. En primer lugar que para estimar el número de galaxias no basta con contar las galaxias que observamos en cierta región del cielo y extrapolar dicho número. La inmensa mayoría de las galaxias son imposibles de observar. Para sumar (integrar) el número de galaxias hay que usar un modelo teórico para la evolución galáctica. Sus parámetros son de dos tipos. Por un lado, parámetros que dependen del modelo cosmológico de consenso (?CDM); en este estudio se ha tomado ?m = 0,3 (la materia es el 30% del contenido del universo) y H0 = 70 km/s/Mpc (un valorredondo para la constante de Hubble). Y por otro lado, parámetros que se estiman a partir de los catálogos de galaxias. Como las galaxias evolucionan en el tiempo, la relación entre su masa y luminosidad depende de su desplazamiento al rojo, por ello se han dividido las galaxias con z<8 en tres grupos.

En segundo lugar me gustaría destacar que un parámetro importante en la nueva estimación es la pendiente de la función de masa, que relaciona masa y luminosidad. Se ha usado el valor predicho por el modelo CDM (materia oscura fría), es decir, ? = ?2. Por tanto, el nuevo resultado depende fuertemente de que el 25% del contenido del universo observable sea materia oscura. Aún así, hay que destacar que el resultado obtenido es compatible con los resultados de las simulaciones cosmológicas como las del Proyecto Illustris. El conocido problema de la falta de galaxias de baja masa se resuelve si se confía en la nueva estimación.

Y en tercer lugar que el nuevo trabajo presenta una nueva solución a la paradoja de Olbers (por qué el cielo nocturno es oscuro por la noche). El ojo humano es sensible hasta la longitud de onda de 700 nm, luego podría observar galaxias de hasta z ~ 5. La nueva estimación indica que hay una media de ? 3 galaxias por arcosegundo cuadrado de cielo; el tamaño de estas galaxias cubre un trozo de cielo con un radio de 0,32 arcosegundos. Por tanto, sólo el 10% de cada arcosegundo cuadrado de cielo está iluminado. Incluyendo la contribución del polvo interestelar e intergalácico, que absorbe gran parte de la luz detectable en el rango óptico, se explica la paradoja.

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Post completo en: La Ciencia de la Mula FrancisNAUKAS

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