La tensión del Hubble acaba de volverse más tensa: nuevas mediciones revelan que el universo se está expandiendo más rápido de lo que nuestra comprensión actual de la física puede explicar.
Durante la última década, la cosmología se ha visto envuelta en una crisis creciente. Lo alimentan las observaciones, realizadas primero por el Telescopio Espacial Hubble y luego por el Telescopio Espacial James Webb, de que el universo se está expandiendo a diferentes ritmos dependiendo de hacia dónde miren los astrónomos.
Ahora, nuevos resultados utilizando un cúmulo de galaxias en nuestro propio patio cósmico han confirmado aún más la discrepancia, abriendo la cosmología a una reescritura importante. Los investigadores publicaron sus hallazgos el 15 de enero en Las cartas del diario astrofísico.
«La tensión ahora se convierte en crisis», autor principal Dan Scolnicprofesor de física en la Universidad de Duke, dijo en un comunicado. «Esto quiere decir, hasta cierto punto, que nuestro modelo de cosmología podría estar roto».
Existen dos métodos estándar para calcular la constante de Hubble: el valor que cuantifica la velocidad de expansión del universo. La primera se toma midiendo pequeñas fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas (CMB), una antigua instantánea de la primera luz del universo contenida en estática de microondas producida sólo 380.000 años después del Big Bang.
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El segundo método opera a distancias más cercanas (en la vida posterior del universo) utilizando estrellas pulsantes llamadas variables cefeidas. Las estrellas cefeidas están muriendo lentamente y sus capas exteriores de gas helio crecen y se encogen a medida que absorben y liberan radiación, haciéndolas parpadear como lámparas de señales distantes.
A medida que las cefeidas se vuelven más brillantes, pulsan más lentamente, lo que permite a los astrónomos medir el brillo intrínseco de las estrellas. Al comparar el brillo real de las estrellas con el brillo observado desde la Tierra y utilizar supernovas de tipo Ia (que explotan con la misma luminosidad en todas partes) como anclas, los astrónomos pueden encadenar las lecturas de las cefeidas en un «escalera de distancia cósmica» para mirar más profundamente en el pasado del universo.
Pero aquí es donde empieza el dolor de cabeza. Utilizando el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea para medir el CMB, los cosmólogos obtuvieron una constante de Hubble de aproximadamente 67 kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc).
Este resultado, junto con Otras medidas del universo primitivo.alineado con las predicciones realizadas por el modelo estándar de cosmología. Pero esto ha sido rápidamente contradicho por las mediciones de la escala de distancias de las Cefeidas que revelaron una tasa de expansión de 73 km/s/Mpc, un valor muy fuera del rango de error de las mediciones de Planck y una clara indicación de que el universo se está expandiendo mucho más rápido que la teoría. permisos.
Los astrónomos han ofrecido varias explicaciones sobre la causa del desacuerdo, y algunos han intentado descubrir posibles errores sistemáticos en los resultados. Mientras tanto, otros consolidaron aún más la tensión con mediciones de distancias cada vez más precisas.
Para investigar más a fondo la tensión, el equipo detrás del nuevo estudio utilizó una escalera de distancia hecha con datos Tomado del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que señala las posiciones mensuales de millones de galaxias para estudiar cómo se expandió el universo hasta el día de hoy.
Sin embargo, aunque los datos DESI originales produjeron un resultado igualmente preocupante para el modelo estándar de cosmología (una constante de Hubble de 76,05 km/s/Mpc, aún más fuera del rango de error de las mediciones de Planck), las incertidumbres sobre la distancia al primer peldaño de su escalera en el cercano cúmulo de galaxias Coma enturbió los hallazgos.
«La colaboración DESI hizo la parte realmente difícil, a su escalera le faltaba el primer peldaño», dijo Scolnic. «Sabía cómo obtenerlo y sabía que eso nos daría una de las mediciones más precisas de la constante de Hubble que podríamos obtener, así que cuando apareció su artículo, dejé absolutamente todo y trabajé en esto sin parar».
Para confirmar la estimación DESI, Scolnic y su equipo estudiaron 12 supernovas diferentes de Tipo Ia repartidas por el cúmulo de Coma. Descubrieron que el cúmulo se encuentra a unos 320 millones de años luz de la Tierra, una estimación que aterrizó muerta en medio de mediciones anteriores realizadas en el último medio siglo.
Con su primer peldaño fijado más firmemente, la escala de distancias actualizada arrojó un resultado de 76,5 km/s/Mpc, lo que confirma aún más la tensión y su potencial para deshacer el modelo estándar de cosmología. Sin embargo, aún no está claro qué podría reemplazar o modificar la teoría de hace 40 años.
«Estamos en un punto en el que estamos presionando mucho contra los modelos que hemos estado usando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden», dice Scolnic. «Esto puede estar cambiando la forma en que pensamos sobre el Universo, ¡y es emocionante! Todavía quedan sorpresas en la cosmología, y ¿quién sabe qué descubrimientos vendrán después?»
