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Una fórmula matemática ayuda a cartografiar cúmulos de galaxias
10 Junio.- En todo el universo, las galaxias se unen en cúmulos tan grandes que pueden tomar 10 millones de años para que la luz viaje desde un extremo de un cúmulo de galaxias al otro. El sondeo de estas "metrópolis" no es tarea fácil. Sin embargo, el profesor asistente de astronomía, Andisheh Mahdavi, ha encontrado una fórmula matemática de siglos de antigüedad que podría ayudar a los científicos a mapear la forma y el tamaño de los cúmulos de galaxias.
Un cúmulo de galaxias llamado el Cúmulo Bala con el gas caliente que se muestra de color rosa, la materia oscura se muestra en azul y las galaxias individuales se muestran en naranja y negro.
La mayoría de las galaxias se reúnen en grupos en cualquier lugar desde unos pocos hasta varios miles de galaxias unidas con un gas muy caliente y un material que se cree que es la misteriosa materia oscura. Los cúmulos de galaxias tienen intrigados a los científicos porque tienen pistas sobre la naturaleza de la materia oscura, el material que se cree que tienen los cúmulos de galaxias juntas.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más masivas del universo y forma la mayoría de las estructuras en el universo. Los investigadores los utilizan para explorar cómo las galaxias evolucionan y cómo chocan las agrupaciones de galaxias.
"Cuando usted mira un cúmulo de galaxias en el cielo, lo ve como una pintura ", dijo Mahdavi. "Lo que no sé es hasta qué punto el grupo se extiende lejos de usted. Este es un gran problema para los astrónomos."
Telescopios de gran alcance pueden observar los cúmulos de galaxias, pero no pueden decirnos cómo es de profundo un cúmulo y cómo se extiende a lo largo de la línea de visión. Mahdavi y su alumno Chang recenlty Weihan publicó un artículo en Las Cartas de Diario Astrofísicas, proponiendo un nuevo enfoque al problema.
"Hemos descubierto un nuevo uso de un teorema matemático de siglos de antigüedad llamado de Cauchy-Schwarz, desigualdad integral", dijo Mahdavi. "Los científicos pueden conectar sus datos de las observaciones del telescopio en esta fórmula y se puede utilizar para calcular la profundidad mínima de un cúmulo de galaxias a lo largo de la línea de visión."
Hasta el momento, los únicos modelos matemáticos requirieron que científicos hicieran suposiciones sobre la forma de un cúmulo de galaxia, a menudo explícitamente requería ser de la forma de un huevo o una forma de pelota.
Pero tales suposiciones son incorrectas con frecuencia dada la irregularidad de las formas de los cúmulos de galaxias. "A menudo cuando se mira a un cúmulo de galaxias, se ve como una ameba incluso cuando usted no puede ver la tercera dimensión", dijo Mahdavi. "A veces dos grupos acaban estrellados el uno contra el otro y sólo se ve como un choque de trenes cósmico".
Mahdavi cree que la fórmula ayudará a los científicos determinar la geometría de los cúmulos de galaxias, que en última instancia, reforzará la investigación sobre la materia oscura y mejorará las simulaciones por ordenador de colisiones de cúmulos de galaxias.
Mahdavi probó el teorema de Cauchy-Schwarz usando las observaciones del telescopio en el Cúmulo Bala, un cúmulo de galaxias que es bien conocido por contener la mejor evidencia hasta la fecha de la existencia de materia oscura. También se utiliza el teorema para continuar sus investigaciones en Abell 520, un cúmulo de galaxias que se cree que es el resultado de una colisión entre tres grupos de galaxias.
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