Los científicos han descubierto que el universo local puede estar expandiéndose más lentamente de lo que se pensaba anteriormente. El descubrimiento, realizado en dos investigaciones separadas, podría aliviar uno de los dolores de cabeza más inquietantes de la cosmología, la tensión del Hubble.
La constante de Hubble (llamada así en honor a Edwin Hubble, el astrónomo que descubrió a principios del siglo XX que el universo se está expandiendo) es la velocidad a la que se produce esa expansión.
La tensión de Hubble surge del hecho de que la observación del universo local proporciona un valor diferente para la constante de Hubble que el obtenido utilizando el fondo cósmico de microondas (CMB), la primera luz del universo, que brilló poco después del Big Bang. Los astrónomos toman mediciones de CMB y luego avanzan utilizando el modelo estándar de cosmología, el llamado modelo Lambda de materia oscura fría (LCDM).
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La discrepancia ha persistido incluso cuando las dos técnicas de medición separadas se han vuelto más precisas. Es preocupante porque sugiere que en nuestra receta para el cosmos falta algún ingrediente crucial de la física. De ahí que muchos astrónomos mencionen la necesidad de un tercer método para ayudar a salvar esta disparidad, o al menos arrojar algo de luz sobre por qué existe.
Dos nuevos estudios sugieren una nueva forma de medir la expansión en el cosmos inmediato analizando el movimiento de dos grupos de galaxias cercanos. Las galaxias dentro de estos grupos están simultáneamente unidas por la gravedad mutua y separadas por el flujo cósmico causado por el estiramiento del espacio en el que están incrustadas.
Ambos resultados indican que el universo se está expandiendo más lentamente en nuestra vecindad de lo que se había estimado anteriormente. Esta técnica no sólo acerca las mediciones de la constante de Hubble en el universo cercano a las realizadas utilizando el modelo CMB y LCDM, sino que también sugiere que se necesita menos materia oscura para explicar las observaciones cósmicas y la dinámica de las galaxias.
¿Halo o no?
Los equipos llegaron a sus conclusiones examinando dos grupos de galaxias: el grupo Centauro A (uno de los más cercanos a nosotros, salvo el grupo local de la Vía Láctea) y el grupo M81. En lugar de utilizar observaciones de supernovas cercanas de Tipo Ia o del fósil cósmico de la primera luz del universo representado por el CMB para medir la constante de Hubble, los investigadores utilizaron el movimiento de estas galaxias agrupadas bajo el acto de equilibrio de la influencia atractiva de la gravedad y el efecto repulsivo de la expansión del universo.
Los astrónomos descubrieron que las docenas de pequeñas galaxias que componen el grupo Centaurus A, en realidad, no están dominadas por la galaxia elíptica gigante del mismo nombre. Más bien, esta galaxia en realidad forma una binaria con la galaxia M83 del grupo.
Ya se sabía que el grupo M81 tenía galaxias binarias (M81 y M82) en su corazón. La nueva investigación reveló que, aunque la estructura de este grupo está claramente organizada, la región interior de alrededor de 1 millón de años luz está inclinada unos 34 grados con respecto a su entorno más amplio. A una distancia de alrededor de 10 millones de años luz, la orientación del grupo M81 se alinea con la de una vasta estructura de materia en forma de lámina que se extiende hasta el grupo Centaurus A.
Los dos equipos de científicos también descubrieron que, además de que los dos grupos de galaxias comparten un entorno similar, las masas de las galaxias más brillantes de estos grupos representan la mayor parte de la masa total. Por tanto, los movimientos de todas las galaxias dentro de los grupos pueden considerarse el resultado de la interacción de la influencia gravitacional de estas galaxias brillantes y el flujo cósmico del universo en expansión.
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Esto significa que, contrariamente a las predicciones de las simulaciones cósmicas, los grupos de galaxias no tienen por qué estar incrustados en un vasto halo de materia oscura que lo abarca todo y que ejerce su influencia gravitacional.
¿Qué significa esto para la constante de Hubble?
La constante de Hubble se mide en kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc), siendo 1 megaparsec equivalente a unos 3,3 millones de años luz. Actualmente, cuando los investigadores calculan la tasa de expansión del universo utilizando supernovas locales de Tipo Ia, obtienen una constante de Hubble de 73 km/s/Mpc. Sin embargo, cuando la constante de Hubble se calcula utilizando el CMB, los teóricos calculan un valor más bajo de 68 km/s/Mpc.
Los equipos involucrados en esta investigación llegaron a un valor de la constante de Hubble de 64 km/s/Mpc. Esto implicó para los investigadores que parte de la tensión de Hubble es causada por los métodos que utilizan los científicos para medir la constante de Hubble. Esto podría significar que no se necesita un elemento adicional del cosmos actualmente desconocido para disipar la tensión del Hubble; Podemos completar esta receta cósmica con los ingredientes que tengamos a mano.
Por supuesto, aún queda un largo camino por recorrer antes de que este método derribe los paradigmas existentes. Con la técnica aplicada a sólo dos grupos de galaxias locales, la tensión del Hubble seguramente será un dolor de cabeza al menos durante un tiempo más.
El siguiente paso de esta investigación será aplicar esta técnica de estudio de grupos de galaxias a una región más amplia del espacio dentro de nuestro universo local. Esto podría ser posible cuando las observaciones de grupos de galaxias a distancias mayores estén disponibles en la próxima publicación de datos del Telescopio Espectroscópico Multiobjetos de 4 metros (4MOST).
La investigación del equipo se publicó en dos artículos en la revista Astronomy & Astrophysics.