La tasa de expansión del universo o constante de Hubble.
Las últimas mediciones del Hubble sugieren que la disparidad en los cálculos de la constante del Hubble no es una casualidad.
 |
| Cerca de 200.000 años luz de la Tierra, la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea, flota en el espacio, en una larga y lenta danza alrededor de nuestra galaxia. A medida que la gravedad de la Vía Láctea tira suavemente de las nubes de gas de su vecino, colapsan para formar nuevas estrellas. A su vez, estos iluminan las nubes de gas en un caleidoscopio de colores, visible en esta imagen desde el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA. Crédito: NASA, ESA. Agradecimiento: Josh Lake. |
Las mediciones del Hubble de la tasa de expansión de hoy no coinciden con la tasa esperada en función de cómo apareció el Universo poco después del Big Bang hace más de 13 mil millones de años. Usando nuevos datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, los astrónomos han reducido significativamente la posibilidad de que esta discrepancia sea una casualidad.
Usando nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, los investigadores han mejorado los cimientos de la escala de distancia cósmica, que se utiliza para calcular distancias precisas a galaxias cercanas. Esto se hizo observando estrellas pulsantes llamadas variables Cefeidas en una galaxia satélite vecina conocida como la Gran Nube de Magallanes, que ahora se calcula que está a 162.000 años luz de distancia. Al definir las distancias a las galaxias que están cada vez más lejos, estas variables Cefeidas se utilizan como marcadores de hito. Los investigadores usan estas medidas para determinar qué tan rápido se está expandiendo el Universo a lo largo del tiempo, un valor conocido como la constante de Hubble.
Antes de que se lanzara Hubble en 1990, las estimaciones de la constante de Hubble variaban en un factor de dos. A fines de la década de 1990, el Proyecto de la Llave del Telescopio Espacial Hubble en la Escala de Distancia Extragaláctica refinó el valor de la constante de Hubble a un 10 por ciento, logrando una de las metas clave del telescopio. En 2016, los astrónomos que usaron el Hubble descubrieron que el Universo se está expandiendo entre cinco y nueve por ciento más rápido que lo calculado previamente al refinar la medición de la constante de Hubble y reducir aún más la incertidumbre a solo el 2,4 por ciento. En 2017, una medida independiente apoyó estos resultados. Esta última investigación ha reducido la incertidumbre en su valor constante de Hubble a un 1,9 por ciento sin precedentes.
Esta investigación también sugiere que la probabilidad de que esta discrepancia entre las mediciones de la tasa de expansión actual del Universo y el valor esperado basado en la expansión temprana del Universo sea una casualidad es de 1 entre 100.000, una mejora significativa respecto a una estimación anterior del año pasado 3.000.
"La tensión del Hubble entre el Universo temprano y el más tardío puede ser el desarrollo más emocionante en cosmología en décadas", dijo el investigador principal y Premio Nobel Adam Riess del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) y la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, EE. UU. “Este desajuste ha ido creciendo y ahora ha llegado a un punto que es realmente imposible de descartar como una casualidad. Esta disparidad no podría ocurrir plausiblemente por casualidad ".
 |
| El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. |
A medida que las mediciones del equipo se han vuelto más precisas, su cálculo de la constante de Hubble ha sido inconsistente con el valor esperado derivado de las observaciones de la expansión del Universo temprano hecha por el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Estas mediciones mapean un resplandor residual del Big Bang conocido como el Fondo de Microondas Cósmico, que ayuda a los científicos a predecir cómo el Universo temprano probablemente se habría convertido en la tasa de expansión que los astrónomos pueden medir hoy.
La nueva estimación de la constante de Hubble es de 74,03 kilómetros por segundo por megaparsec [1]. El número indica que el Universo se está expandiendo a una velocidad aproximadamente un 9 por ciento más rápida que la implícita en las observaciones de Planck del Universo temprano, que dan un valor para la constante de Hubble de 67,4 kilómetros por segundo por megaparsec.
Para llegar a esta conclusión, Riess y su equipo analizaron la luz de 70 variables Cefeidas en la Gran Nube de Magallanes. Debido a que estas estrellas brillan y se atenúan a tasas predecibles, y los períodos de estas variaciones nos dan su luminosidad y, por lo tanto, la distancia, los astrónomos las utilizan como hitos cósmicos. El equipo de Riess usó una técnica de observación eficiente llamada Drift And Shift (DASH) que usa el Hubble como una cámara de “apuntar y disparar” para tomar imágenes rápidas de las estrellas brillantes. Esto evita el paso más lento de anclar el telescopio con estrellas guía para observar cada estrella. Los resultados se combinaron con las observaciones realizadas por el Proyecto Araucaria, una colaboración entre astrónomos de instituciones en Europa, Chile y los Estados Unidos, para medir la distancia a la Gran Nube de Magallanes observando la atenuación de la luz cuando una estrella pasa por delante. Su compañero en un sistema binario-estrella.
Debido a que los modelos cosmológicos sugieren que los valores observados de la expansión del Universo deben ser los mismos que los determinados en el Fondo de Microondas Cósmico, puede ser necesaria una nueva física para explicar la disparidad. "Anteriormente, los teóricos me decían, 'no puede ser. Se va a romper todo. "Ahora están diciendo, 'en realidad podríamos hacer esto'", dijo Riess.
Se han propuesto varios escenarios para explicar la discrepancia, pero aún no hay una respuesta concluyente. Una forma invisible de materia llamada materia oscura puede interactuar más fuertemente con la materia normal de lo que pensaban los astrónomos. O quizás la energía oscura, una forma desconocida de energía que impregna el espacio, es responsable de acelerar la expansión del Universo.
Aunque Riess no tiene una respuesta a esta desconcertante disparidad, él y su equipo tienen la intención de continuar usando el Hubble para reducir la incertidumbre en su medida de la constante del Hubble, que esperan que disminuya al 1 por ciento.
Los resultados del equipo han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal.
Notas
[1] Esto significa que por cada 3,3 millones de años luz más lejos una galaxia de nosotros, parece que se está moviendo unos 74 kilómetros por segundo más rápido, como resultado de la expansión del Universo.
1 parsec = 3,26 años-luz.
1 megaparsec = 1 millón de parsecs.
Más información.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
El equipo de astrónomos en este estudio está formado por Adam G. Riess (Johns Hopkins University, EE. UU.; STScI, EE. UU.), Stefano Casertano (STScI, EE. UU.), Wenlong Yuan (Johns Hopkins University, EE. UU.), Lucas M. Macri (Texas A&M) University, USA), Dan Scolnic (Duke University, USA)
Enlaces de interés:
Contactos.
Adam Riess
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial
Baltimore, USA
Tel: +1 410 338 6707
Correo electrónico: ariess@stsci.edu
Bethany Downer
ESA / Hubble, responsable de información pública
Garching, Alemania
Correo electrónico: bethany.downer@partner.eso.org
• Publicado en Hubble el 25 de abril del 2.019, enlace publicación.
