Arriba: Cúmulo masivo de galaxias Abell 2218, imagen obtenida por el Hubble Space Telescope. Más allá de los cúmulos masivos, la distorsión de las imágenes es mucho más débil, pero pueden ser detectadas de forma estadística. Crédito: NASA, A. Fuchler y el equipo ERO
Abajo: Simulación de la propagación de la luz a través de la distribución la materia oscura en un volumen grande del Universo. Crédito: Stephani Colombi del Institut d’Astrophysique de Paris.
La próxima década debe incluir programas de observación agresivos que empleen todos los métodos descritos en la publicación anterior (Métodos para la medición de distancias y crecimiento de estructuras). Además de proveer información complementaria, la mezcla de métodos permitirá el chequeo cruzado que puede resultar crucial para diseñar conclusiones robustas acerca de la aceleración cósmica.
Inspecciones de Supernova
Estas inspecciones requieren profundidad, alta cadencia (Visitas frecuentes al mismo campo), imágenes sobre área de varios grados cuadrados a varias decenas de varios grados cuadrados, con seguimiento espectroscópico y una calibración fotométrica excelente. Más aún, inspecciones menos profundas son necesarias para la calibración de los muestreos del bajo desplazamiento al rojo. La prioridad principal para los estudios de Supernova es obtener una alta precisión estadística y un control estricto correspondiente de los errores sistemáticos de los desplazamientos al rojo z ≤ 0.7, donde su precisión excede al BAO. Los errores sistemáticos pueden reducirse por la inclusión de observaciones en el resto del espectro cercano al infrarrojo, donde la extinción de polvo es mucho más baja y el rango de luminosidad es menor que el óptico (Aún cuando este último es corregido por la curva de duración de la luz). Las mejoras en los sistemas de calibración fotométrica son esenciales para la cosmología de Supernova, y beneficiarán a muchas áreas de la astronomía. Las muestras de varios miles de Supernovas pueden alcanzar una precisión estadística de ~0.01 mag en múltiples muestreos, y las incertidumbres sistemáticas pueden traerse a este nivel.
Inspecciones BAO
Estas inspecciones requieren espectroscopía sobre volúmenes de gran movimiento. A z>1, las muestras de un área 10E8 X 10E8 galaxias son necesarias para alcanzar el límite de varianza cósmica en una fracción grande del cielo. Inspecciones basadas en la óptica pueden alcanzar sin rodeos Z~1.3, pero el acceso a la mayor parte del volumen de gran movimiento en el rango 1 < z < 2 requiere una profundidad cercana a la espectroscopía infrarroja que solo puede realizarse desde el espacio. A un alto desplazamiento al rojo, los métodos ópticos utilizan emisiones de galaxias lineales y el Lyman-α será posible, aunque no está claro como es que estos pueden acercarse al límite de la varianza cósmica. La intensidad de la asignación de la emisión de 21 cm del desplazamiento al rojo es un método emergente que podría permitir mediciones eficientes del BAO sobre un amplio rango del desplazamiento al rojo.
Lente débil y Abundancia de cúmulos
Estas inspecciones requieren imágenes de alta resolución, con una bien caracterizada función de punto de margen (PFS, Point-Spread Function) sobre áreas amplias (Como se observa en las imágenes). Una inspección realizada sobre 20,000 grados cuadrados podría alcanzar mediciones precisas para ~10E9 galaxias. Observaciones espaciales de mayor resolución podrían incrementar la densidad de la superficie de las galaxias utilizables por un factor de varios, y el PFS más estable obtenible en el espacio, podría reducir las incertidumbres sistemáticas en la medición de las formas. El alcanzar una precisión fotométrica en el desplazamiento al rojo requiere una fotometría óptica y cercana al infrarrojo para todas las galaxias y el muestreo espectroscópico de ~10E5 galaxias. Una inspección en un área amplia por rayos X y SZ que coincidan con las otras inspecciones podría permitir una selección más limpia de cúmulos que solo por los datos ópticos obtenidos. Una alta señal de ruido en las mediciones de rayos X y SZ de un pequeño número de cúmulos ayudaría a clarificar la física fundamental de cúmulos y reducir la dispersión de las relaciones Observación-Masa.
Espacio
Las observaciones en el espacio pueden ser benéficas para todos estos métodos, de forma diferente. Un tema común es la necesidad de obtener imágenes profundas cercanas al infrarrojo y espectroscopia de amplias áreas, las cuales solo podrían realizarse en el espacio. Un telescopio espacial de campo amplio cercano al infrarrojo podría proporcionar:
- La fotometría cercana al infrarrojo de las supernovas en z<1, en coordinación con las observaciones ópticas terrestres.
- Las galaxias con desplazamiento al rojo sobre un vasto volumen disponible en 1 < z < 2, complementado con inspecciones BAO en otros desplazamientos al rojo.
- Fotometría infrarroja para los desplazamiento al rojo fotométrico de lente débil y calibración de las muestras de espectroscopía infrarroja. Podría reducir las incertidumbres sistemáticas en las mediciones de lente débil.
Esta misión espacial mejoraría en gran medida la precisión de las restricciones de aceleración cósmica y reduciría considerablemente los errores sistemáticos asociados.
Para Saber Más:
Martin White
Sofia Sivertsson
Website
James Robinson & Jonathan E. Baker
Joshi, Szeliski & Kriegman
Iftach Klapp & Yitzhak Yitzhaky
Posted in 
Tags: 
