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Una nueva medición confirma que el universo se está expandiendo más rápido de lo que predijeron los modelos teóricos y de lo que puede explicarse con nuestra comprensión actual de la física.
Esta discrepancia entre el modelo y los datos se conoce como la tensión de Hubble. Ahora, los resultados publicados en The Astrophysical Journal Letters brindan un respaldo aún más fuerte a la tasa de expansión más rápida.
“La tensión ahora se convierte en una crisis”, dijo Dan Scolnic, físico teórico de la Universidad de Duke, quien dirigió el equipo de investigación.
Determinar la tasa de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble, ha sido una importante búsqueda científica desde 1929, cuando Edwin Hubble descubrió por primera vez que el universo se estaba expandiendo.
El profesor Scolnic lo explica como un intento de construir la tabla de crecimiento del universo: sabemos qué tamaño tenía en el Big Bang, pero ¿cómo llegó al tamaño que tiene ahora? En su analogía, la imagen del universo cuando era un bebé representa el universo distante, las semillas primordiales de las galaxias.
La imagen actual del universo representa el universo local, que contiene la Vía Láctea y sus vecinos. El modelo estándar de la cosmología es la curva de crecimiento que conecta a los dos. El problema es que las cosas no se conectan.
“Esto significa, hasta cierto punto, que nuestro modelo de cosmología podría estar roto”, dijo Scolnic en un comunicado.
Medir el universo requiere una escalera cósmica, que es una sucesión de métodos utilizados para medir las distancias a los objetos celestes, y cada método, o “peldaño”, se basa en el anterior para la calibración.
La escalera utilizada por Scolnic fue creada por un equipo independiente utilizando datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que observa más de 100.000 galaxias cada noche desde su punto de observación en el Observatorio Nacional de Kitt Peak.
Scolnic reconoció que esta escalera podría anclarse más cerca de la Tierra con una distancia más precisa al cúmulo de Coma, uno de los cúmulos de galaxias más cercanos a nosotros.
“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 salió su artículo, dejé absolutamente todo y trabajé en esto sin parar".
Para obtener una distancia precisa al cúmulo de Coma, Scolnic y sus colaboradores utilizaron las curvas de luz de 12 supernovas de tipo Ia dentro del cúmulo. Al igual que las velas que iluminan un camino oscuro, las supernovas de tipo Ia tienen una luminosidad predecible que se correlaciona con su distancia, lo que las convierte en objetos confiables para los cálculos de distancia.
El equipo llegó a una distancia de aproximadamente 320 millones de años luz, casi en el centro del rango de distancias reportadas a lo largo de 40 años de estudios previos, una señal tranquilizadora de su precisión.
“Esta medición no está sesgada por cómo pensamos que terminará la historia de la tensión del Hubble”, dijo Scolnic. “Este cúmulo está en nuestro patio trasero, se ha medido mucho antes de que nadie supiera lo importante que iba a ser”.
Utilizando esta medición de alta precisión como primer peldaño, el equipo calibró el resto de la escala de distancias cósmicas. Llegaron a un valor para la constante de Hubble de 76,5 kilómetros por segundo por megaparsec, lo que significa esencialmente que el universo local se está expandiendo 76,5 kilómetros por segundo más rápido cada 3,26 millones de años luz.
Este valor coincide con las mediciones existentes de la tasa de expansión del universo local. Sin embargo, como todas esas mediciones, entra en conflicto con las mediciones de la constante de Hubble utilizando predicciones del universo distante.
En otras palabras: coincide con la tasa de expansión del universo como otros equipos la han medido recientemente, pero no como lo predice nuestra comprensión actual de la física. La vieja pregunta es: ¿el fallo está en las mediciones o en los modelos?
Los nuevos resultados del equipo de Scolnic aportan un gran respaldo a la idea emergente de que la raíz de la tensión de Hubble se encuentra en los modelos.
“Durante la última década, aproximadamente, ha habido muchos nuevos análisis por parte de la comunidad para ver si los resultados originales de mi equipo eran correctos”, dijo Scolnic, cuya investigación ha desafiado constantemente la constante de Hubble predicha utilizando el modelo estándar de física.
“En última instancia, aunque estemos intercambiando tantas piezas, todos obtenemos un número muy similar. Por lo tanto, para mí, esta es la mejor confirmación que jamás haya recibido”.
“Estamos en un punto en el que estamos presionando muy duro contra los modelos que hemos estado utilizando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden”, dijo Scolnic.