Vacíos cósmicos como laboratorios cosmológicos

Lugar: enlace de meet

Resumen: Uno de los mayores desafíos de la Cosmología moderna es entender la naturaleza de la expansión acelerada del Universo. El modelo estándar postula un Universo plano-LCDM, a partir del cual la aceleración cósmica se explica como producto de una nueva componente denominada energía oscura, cuya densidad y presión inducen un efecto neto equivalente al de una fuerza gravitatoria repulsiva. Desde el punto de vista teórico, este fenómeno es consistente con la constante cosmológica de las ecuaciones de campo de Einstein, también asociada a la energía del vacío. Alternativamente, esto podría indicar que las leyes de la gravitación provistas por la teoría de la Relatividad General necesitan ser revisadas. Los vacíos cósmicos (voids) son vastas regiones de baja densidad del Universo. Al ser las estructuras observables más grandes, codifican información clave acerca de la geometría e historia de expansión cósmica, emergiendo así como candidatos naturales para estudiar el fenómeno de la energía oscura. Su potencial se ve incrementado en vista de la nueva generación de relevamientos espectroscópicos, los cuales sondearán el Universo cubriendo un volumen sin precedentes. Existen dos estadísticas principales en los estudios de voids: la función de tamaños (o de abundancia) y la función de correlación void-galaxia, ambas afectadas por las distorsiones en la distribución espacial observada de las galaxias, las cuales inducen patrones anisótropos en las mediciones. No obstante, estas distorsiones pueden modelarse a partir de principios físicos, y por ende, codifican valiosa información cosmológica. Las dos fuentes principales de distorsiones son: las distorsiones en el espacio de redshift (RSD), un efecto dinámico causado por las velocidades peculiares de las galaxias, y el efecto Alcock-Paczyński (AP), un efecto geométrico causado por la elección de una cosmología fiduciaria para establecer una escala de distancias.

Mi trabajo de investigación de doctorado se ha enfocado en establecer a los voids como firmes candidatos cosmológicos. En la primera parte de la exposición presentaré un nuevo test cosmológico basado en la función de correlación void-galaxia, que aporta cuatro aspectos novedosos: (i) el estadístico fundamental consiste de dos proyecciones perpendiculares de la función de correlación con respecto a la línea de la visual, lo que permite romper fácilmente cualquier degeneración existente entre los efectos RSD y AP; (ii) las correlaciones se estiman directamente en términos de separaciones angulares y de redshift entre pares void-galaxia, por lo que no es necesario asumir una cosmología fiduciaria; (iii) identificamos un tercer tipo de efecto sistemático adicional a los efectos RSD y AP, la mezcla de escalas debido al bineado usado en las mediciones; y (iv) las matrices de covarianza asociadas al método tienen una dimensionalidad notablemente reducida, lo que facilita el análisis Bayesiano en la estimación de los parámetros cosmológicos. Tradicionalmente, se ha considerado que los efectos RSD y AP sólo afectan a la distribución espacial de las galaxias. Lo cierto es que también afectan a las propiedades de los voids, como su número, su volumen y su distribución espacial, induciendo así patrones anisótropos adicionales en las mediciones. Este es el tema de estudio de la segunda parte, en la cual mostraré una descripción teórica de los efectos físicos responsables junto con las evidencias estadísticas que los soportan. Finalmente, en la tercera parte, mostraré el impacto cosmológico que tienen estos efectos en las mediciones de la abundancia de voids y de la función de correlación.