La luz de una supernova que ha viajado durante 10 mil millones de años para llegar hasta nosotros nos ha dado una nueva medida de la Constante de Hubble – el ritmo acelerado al que se expande el Universo.
Llamado SN H0pe, es uno de los más lejanos. Supernovas de tipo Ia que jamás hayamos visto, y las mediciones de la velocidad a la que parece estar retrocediendo han dado una constante de Hubble de 75,4 kilómetros por segundo por megaparsec.
Esto nos deja en un aprieto. Las mediciones del Universo temprano basadas en un método diferente denominado “regla estándar” tienden a arrojar resultados más lentos, alrededor de 67 kilómetros por segundo por megaparsec.
Mientras que SN H0pe aparece como lo hizo 4 mil millones de años después de la gran explosiónestá mucho más atrás en el tiempo que otros ‘vela estándar‘ mediciones tomadas en el Universo cercano, que son alrededor de 73 kilómetros por segundo por megaparsec, lo que sugiere que la tensión es constante en todo el Universo visible, hasta donde podemos ver.
Esto elimina una posible explicación para la tensión: que El espacio local está retrocediendo a un ritmo mayor. que el espacio lejano. Si una técnica obtiene los mismos resultados tanto para el Universo local como para el distante, eso sugiere que H0 es más o menos uniforme.
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Bien, podemos explicarlo. Todo el problema es eso llamado tensión de Hubble: una discrepancia no resuelta entre los resultados de diferentes métodos utilizados para medir la expansión acelerada del Universo.
El enfoque estándar del gobernante utiliza reliquias del Universo temprano. Estas son cosas como la fondo cósmico de microondaso densidades fosilizadas en la distribución de galaxias llamadas oscilaciones acústicas bariónicas.
Las velas estándar, por otro lado, son objetos de brillo intrínseco conocido, como las estrellas variables cefeidas y las supernovas de tipo Ia. Dado que se supone que estos objetos emiten una cantidad de luz relativamente constante, podemos calcular a qué distancia están midiendo su brillo aparente.
Pero su utilidad está limitada por su distancia: en algún momento, quedan demasiado lejos para verlos, por lo que normalmente sólo se utilizan para medir la constante de Hubble en el Universo local.
H0pe está mucho más lejos que la mayoría de las supernovas de Tipo Ia que podemos ver. Esto se debe a que está magnificada y triplicada por una peculiaridad del espacio-tiempo conocida como lente gravitacional.
Alrededor de un objeto masivo, como una galaxia o un cúmulo de galaxias, el espacio-tiempo tiende a curvarse; cualquier luz que viaje a través de esta curvatura puede repetirse y ampliarse, de forma muy similar a como el vidrio curvo magnifica lo que hay detrás de él.
esperanza, como explicamos el año pasado cuando se hizo el descubrimiento, se encuentra detrás de un cúmulo de galaxias. A medida que la luz de la supernova viajó a través de la lente gravitacional generada por el cúmulo, se magnificó y se dividió en tres puntos distintos.
“Esto es similar a cómo un espejo de tocador triple presenta tres imágenes diferentes de una persona sentada frente a él. En la imagen de Webb, esto se demostró justo ante nuestros ojos en que la imagen del medio estaba invertida en relación con las otras dos imágenes, una efecto de ‘lente’ predicho por la teoría”, dice la cosmóloga Brenda Frye de la Universidad de Arizona.
“Para lograr tres imágenes, la luz viajó a lo largo de tres caminos diferentes. Dado que cada camino tenía una longitud diferente y la luz viajó a la misma velocidad, la supernova fue fotografiada en esta observación de Webb en tres momentos diferentes durante su explosión.
“En la analogía del espejo triple, se produjo un retraso en el tiempo en el que el espejo de la derecha mostraba a una persona levantando un peine, el espejo de la izquierda mostraba el cabello peinándose y el espejo del medio mostraba a la persona dejando el peine”.
Esto permitió a los investigadores realizar una medición detallada de la constante de Hubble en el Universo distante utilizando una técnica de vela estándar que normalmente sólo se aplica al Universo local. El resultado de 75,4 kilómetros por segundo por megaparsec puede no resolver la tensión, pero sí reduce cuál podría ser la explicación.
La tensión de Hubble es una de las Los mayores problemas de la cosmología.. No es ni remotamente trivial: nos dirá qué tan grande y antiguo es el Universo, y nos brindará mediciones más precisas en todo el espacio-tiempo.
Los astrónomos suelen utilizar una constante de Hubble de unos 70 kilómetros por segundo por megaparsec para determinar las distancias a los objetos cósmicos, lo cual es sólo una estimación basada en los mejores datos que tenemos actualmente.
Resolver la tensión del Hubble probablemente será un logro ganador del Nobel. Y la buena noticia es que parece que nos estamos acercando.
ondas gravitacionales nos han dado una nueva herramienta para intentar reducirlo: la sirena estándar. Se han realizado mediciones estándar de sirena; están cerca tanto de las reglas estándar como de las velas estándar, por lo que aún no son concluyentes, pero ahora es solo cuestión de tiempo.
Y unas cuantas observaciones más del JWST podrían llevarnos allí. Con sólo cuatro eventos más como H0pe, el nivel de confianza de la medición podría mejorarse a más de tres sigma. Ese será un buen día.
El informe de la nueva medición ha sido presentado a El diario astrofísicoy es disponible en el servidor de preimpresión arXiv.