Distribución espacial de fuentes de HI en el universo local y su efecto sobre la escala de homogeneidad

Abstract

En la actualidad el modelo estándar de la cosmología es denominado modelo ACDM, el cual considera a la constante cosmológica como la causa de una componente extraña del universo cuya presión es negativa a la cual se denomina energía oscura. Así como en física de partículas se considera al modelo estándar como el que rige el comportamiento de los intercambios que existen entre las partículas, el modelo cosmológico ACDM es considerado el que rige en todo el universo para explicar su estructura y evolución. Este modelo considera que nuestro universo es homogéneo e isotópico a grandes esca¬las. Por homogéneo queremos decir que en promedio las propiedades físicas, como la densidad de materia, es invariante respecto a una traslación; mientras que por isotópi¬co se entiende que estas propiedades son invariantes respecto a rotaciones. Teniendo en cuenta este modelo, se puede hacer uso de la métrica Friedmann-Robertson-Walker (métrica FRW), e introducirla en las ecuaciones de Einstein para ver la evolución del universo. Sin embargo, el modelo ACDM tiene algunas inconsistencias cuando se aplica teoría cuántica de campos. Al calcular el valor teórico de la constante cosmológica, por ejemplo, considerando como fuente de energía en el vacío para osciladores armónicos cuánticos, se obtiene un valor que al dividirlo con el valor experimental resulta en un número del orden de 10120. Debido a esto y a otras cosas el modelo es absolutamente aceptado totalmente, especialmente cuando introducimos la mecánica cuántica. Debido a ello se propone un modelo de universo local de baja densidad en materia bariónica. Con este modelo se evitaría el uso de la constante cosmológica para explicar la expansión acelerada. Para hallar dicha inhomogeneidad en el universo local se tiene que hallar el nivel para el cual la materia alcanza un régimen homogéneo; es decir, la cantidad de materia es proporcional a r3. Por otro lado, varias investigaciones en años recientes sugieren que el universo bien podría no alcanzar un régimen homogéneo y en vez de ello alcanzar un comporta¬miento fractal. Para saber si ello es cierto necesitamos recurrir a dos herramientas matemáticas: el conteo escalado en esferas N(r) y la dimensión fractal D2(r). Para corroborar ello centramos nuestro análisis en líneas emisión HI. Sobre esta base de datos que se encuentra en la web del catálogo ALFALFA, se puede también hacer una verificación de la ley de Hubble, ya que el catálogo proporciona datos de posición angular, distancia en Mpc (Megaparsec), masa en masas solares, entre otros. Al aplicar el conteo escalado en esferas se encuentra que se alcanza un régimen homogéneo a los 123.45 Mpc. Como este valor se encuentra dentro del rango 70-150 Mpc, se descarta que el universo local sea de baja densidad. Además, se alcanza el régimen homogéneo para el cual la dimensión fractal tiende al valor clásico de 3, por lo cual se descarta que tenga comportamiento fractal. De esta manera se corrobora que el universo es homogéneo a grandes escalas; sin embargo, se encontraron posibles regiones de baja densidad más pequeñas entre los 100 y 300 Mpc. Un modelo más exacto que el ACDM sería considerar estas pequeñas inhomogeneidades para tener una descripción más aproximada del universo.