Aunque cualquier masa desvía la trayectoria de la luz que pasa cerca, las drásticas distorsiones observadas en el efecto de lente gravitacional fuerte —como arcos gigantes e imágenes múltiples— son poco comunes. En la gran mayoría de las líneas de visión del Universo, el efecto de lente gravitacional se produce en el régimen débil, donde la desviación no puede discernirse en una fuente de fondo individual. No obstante, la influencia de la masa en primer plano aún puede detectarse mediante la alineación coherente y sistemática de muchas fuentes de fondo con respecto a la lente. Por lo tanto, el efecto de lente gravitacional débil es fundamentalmente un fenómeno estadístico, pero proporciona información valiosa sobre la cosmología y la estructura a gran escala de nuestro Universo.
Dos aplicaciones clave de la lente gravitacional débil son la lente CMB y la cizalladura cósmica. La lente CMB se refiere a la sutil reconfiguración de los patrones de temperatura y polarización del fondo cósmico de microondas por la distribución a gran escala de materia entre la superficie de la última dispersión y el observador. Este efecto codifica la distribución integrada de materia a lo largo de la mayor parte de la historia cósmica. La cizalladura cósmica, por otro lado, es la distorsión inducida por la lente débil de las formas de galaxias distantes por la intervención de la estructura a menores corrimientos al rojo. Si bien ambas exploran la distribución de materia subyacente, la lente CMB es sensible a las estructuras de mayor corrimiento al rojo y al régimen lineal de fluctuaciones de densidad, mientras que la cizalladura cósmica restringe principalmente el crecimiento tardío de la estructura en el régimen no lineal. Juntos, proporcionan información complementaria para probar modelos cosmológicos y restringir la física fundamental.
En este proyecto, exploraremos las estadísticas de lente de CMB y cizalladura cósmica a nivel de dos puntos y más allá, incluyendo nuevos métodos estadísticos como la estadística de división de densidad. En el contexto de la Colaboración en Ciencia de la Energía Oscura LSST del Observatorio Vera Rubin, trabajaremos en modelos teóricos basados en simulación de estadísticas de cizalladura cósmica, impulsados por técnicas de inteligencia artificial. Utilizando datos públicos de observatorios del CMB, como Planck, ACT y, eventualmente, el Observatorio Simons, extenderemos nuestros modelos a las estadísticas de lente de CMB. Finalmente, habilitaremos correlaciones cruzadas con estudios espectroscópicos como el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura, sentando las bases para un análisis cosmológico multisonda de estudios de Etapa IV.
El estudiante que trabaja en este proyecto se unirá a la Colaboración de Ciencia de Energía Oscura LSST y trabajará en estrecha colaboración con científicos colaboradores del Laboratorio de Cosmología de la Universidad de Arizona.
