Un problema persistente y molesto con la velocidad de expansión del Universo tal vez no requiera una reescritura de todo lo que sabemos sobre física.
Nuevas mediciones realizadas con el telescopio espacial James Webb sugieren que el universo local se está alejando de nosotros a una velocidad de alrededor de 70 kilómetros (aproximadamente 43 millas) por segundo por megaparsec.
Si esto es cierto, esto sería enorme. Podría resolver finalmente una discrepancia entre las mediciones de la expansión acelerada del Universo que ha desconcertado a los científicos durante la mayor parte de un siglo: la tensión de Hubble, a veces llamada la mayor Crisis en la cosmología.
Necesitaremos mucho más trabajo antes de poder declarar que el problema está definitivamente resuelto, pero las nuevas mediciones, realizadas con tres tipos diferentes de estrellas, podrían suponer un avance significativo. Los resultados se han presentado a la Comisión La revista astrofísica y están disponibles en arXiv.
“Basándonos en estos nuevos datos del JWST y utilizando tres métodos independientes, no encontramos pruebas sólidas de una tensión del Hubble”, dice la astrónoma Wendy Freedman de la Universidad de Chicago. “Por el contrario, parece que nuestro modelo cosmológico estándar para explicar la evolución del Universo se mantiene”.
El asunto es el siguiente: el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado conocido como Constante de HubblePara calcular esta constante, podemos utilizar diferentes tipos de observables, cada uno de los cuales proporciona sus propias medidas.
Los observables del Universo temprano incluyen: Fondo cósmico de microondas – esa es la radiación de microondas sobrante de la primera luz que atravesó el Universo – y oscilaciones acústicas bariónicasque son patrones en la propagación de galaxias distantes consistentes con ondas que alguna vez se extendieron a través del Universo primitivo.
Estas dos señales se conocen como reglas estándar, porque sabemos lo grandes que son. Nos permiten obtener directamente medidas precisas de distancias y sugieren que el Universo se está expandiendo a una velocidad de aceleración de alrededor de 67,4 kilómetros por segundo por megapársec.
Las señales del Universo cercano se conocen como velas estándar. Se trata de objetos de brillo intrínseco conocido, como las estrellas variables cefeidas y las supernovas de tipo Ia. Como sabemos lo brillantes que son, también podemos calcular con precisión su distancia. Y sugieren una constante de Hubble de alrededor de 74 kilómetros por segundo por megapársec.
Ahora bien, ambos tipos de medición tienen barras de error que se superponen entre sí, por lo que esta discrepancia no es el fin de la cosmología tal como la conocemos. Pero sería realmente bueno llegar con seguridad a una cifra más precisa para una tasa de expansión. O, si hay múltiples tasas de expansión, una explicación de por qué las diferentes partes del Universo se expanden de manera diferente.
Freedman lleva algunos años trabajando en la medición de la constante de Hubble utilizando métodos distintos a las velas estándar más tradicionales. En particular, se ha centrado en las estrellas situadas en la punta de la rama de las gigantes rojas, o estrellas TRGB.
Estas estrellas alcanzan un tamaño y un brillo uniformes, lo que las convierte en una herramienta precisa para medir la distancia a las galaxias cercanas. Utilizando observaciones de varios instrumentos, como El telescopio Hubble y GeaFreedman y sus colegas realizaron varias mediciones TRGB que arrojaron una constante de Hubble de alrededor de 69 a 70 kilómetros por segundo por megaparsec.
Entra en escena el telescopio espacial James Webb, que es el telescopio espacial más potente jamás desplegado. Ahora, Freedman y su equipo lo han utilizado también para medir estrellas TRGB, así como estrellas variables cefeidas y un tipo de estrella gigante rica en carbono que, según dicen, es una Nuevo tipo de vela estándar basado en su brillo estable.
Al medir las distancias a las tres estrellas de forma independiente, los investigadores obtuvieron una gran cantidad de datos que pudieron utilizar para comprobar si había errores sistemáticos y obtener una medición independiente de la constante de Hubble.
Para las estrellas TRGB, los investigadores obtuvieron un valor de 69,85 kilómetros por segundo por megaparsec. Para las estrellas de carbono, obtuvieron 67,96. Las variables Cefeidas fueron un poco atípicas, con 72,05, pero las barras de error para las tres se superponen.
“Para nosotros, obtener una buena concordancia entre tres tipos de estrellas completamente diferentes es un fuerte indicador de que estamos en el camino correcto”. Freedman dice.
Aún no hemos salido del atolladero. Aunque la medición se encuentra dentro de los márgenes de error de las reglas y velas estándar, hemos estado derivando valores diferentes durante demasiado tiempo como para que el problema se resuelva tan abruptamente. De hecho, A principios de este año, una medición del JWST Se utilizó el análisis de estrellas variables Cefeidas y supernovas de Tipo Ia para confirmar la medición del Hubble de 73 kilómetros por segundo por megaparsec.
Por lo tanto, vamos a necesitar muchas más mediciones, y volver a medir, y medir de nuevo. Solo para estar seguros. Sin embargo, los nuevos números sugieren que las variables entre diferentes observables todavía podrían explicar la discrepancia, sin necesidad de introducir ninguna nueva teoría importante.
De todos modos, ¿quién sabe? Quizá incluso nos topemos con alguna nueva física en la búsqueda de una respuesta.
La investigación ha sido presentada a La revista astrofísicay está disponible en arXiv.