Real Sociedad Española de Física - RSEF

Históricamente, las  medidas de  distancias y velocidades  relativas a objetos  en el  Universo  ha ocupado  gran  parte del  trabajo de  los astrónomos. La llamada  escalera de distancias cósmicas se  basa en la sucesión de distintos métodos para medir distancias a objetos cada vez más lejanos,  cada uno de los  cuales se basa a  su vez en  uno o más métodos de  medida para  distancias menores, como si fueran los distintos pasos o peldaños de una escalera. Sin embargo, una desventaja importante de este método es que  pequeños errores cometidos  en las medidas  de objetos cercanos se propagan rápidamente para convertirse en grandes errores a mayores  distancias.   Por  este  motivo,  en la  era  de  la  llamada "cosmología de precisión"  en la que vivimos, es  necesario contar con métodos  independientes para  limitar, con  el detalle  necesario, los modelos cosmológicos actuales.

El efecto  Sunyaev-Zeldovich (SZ), propuesto inicialmente  en 1968 por los físicos  rusos Rashid Sunyaev and Yakov  Zel´dovich, representa uno de  los  mejores  ejemplos  de  medidas de  distancias  y  velocidades independientes, de ahí su importancia  cosmológica. Este se basa en la distorsión que  producen electrones de  altas energías en  los fotones provenientes  del fondo  cósmico  de microondas  (del  inglés CMB)  a través del efecto  Compton inverso.  En este proceso,  los fotones con bajas  energías procedentes  del  CMB reciben  un impulso  energético durante su colisión con  los electrones de altas energías procedentes de  regiones  con  mas  altas  densidades,  por  ejemplo,  cúmulos  de galaxias.  De  esta manera,  se pueden usar  las distorsiones  del CMB para   detectar   cúmulos   y   grupos   de   galaxias.    El   efecto SZ  se puede  dividir en  tres partes:  efecto térmico, donde  los fotones  del CMB  interaccionan con  electrones  que poseen altas energías  debido a su temperatura; efecto  cinemático, donde los fotones  del  CMB  interaccionan   con  electrones  que  poseen  altas energías debido a su movimiento, y efecto de polarización.

La teoría cosmológica actual prevee que las estructuras en el Universo se vean atraídas unas a otras  debido al efecto de la gravedad. Por lo tanto, si consideramos un cúmulo  de galaxias con una cierta velocidad en la  dirección de  la linea de  visión, llamada  velocidad peculiar, entonces existirá  un efecto SZ  cinemático.  Es decir, el  estudio de esta componente del efecto SZ puede dar información sobre el movimento de cúmulos  de galaxias.  El problema,  sin embargo, es  que el efecto cinemático suele  ser muy  pequeño en comparación  con el  térmico, se puede considerar un efecto de segundo orden, y por lo tanto medir este efecto con precisión se consideraba un desafío hasta ahora.

Solo ahora, usando mapas de  microondas de alta resolución tomados con el  Atacama  Cosmology  Telescope  (ACT)  y  combinándolos  con  datos obtenidos por  el Baryon  Oscillation Spectroscopic Survey  (BOSS), que forma  parte del  Sloan Digital  Sky Survey  III (SDSS III),  un equipo internacional de científicos liderados por Nick Hand de la Universidad de California en Berkeley, han conseguido medir con precisión suficiente este   efecto,  y   detectar  por   primera  vez   el   movimiento  (de aproximadamente 600 km/s) entre  cúmulos de galaxias situados a varios miles de  millones de  años luz de  nosotros.  Esta detección,  que ha sido  posible  gracias al  uso  de  métodos  estadísticos capaces  que combinar un  catálogo de  más de 27.000  posiciones de galaxias  en el espacio  tridimensional con  las imágenes  del ACT,  ha dado resultados consistentes con las predicciones del actual modelo estándar de cosmología y abre una nueva puerta para los estudios relacionados con la energía  oscura y con  los efectos que  provocan que vivamos  en un Universo en expansión.