Según las nuevas mediciones, parece que el Universo se expande a gran velocidad. Demasiado rápido, incluso.
Una nueva medición confirma lo que resultados anteriores -y muy discutidos- habían demostrado: El Universo se expande más deprisa de lo que predicen los modelos teóricos, y más deprisa de lo que pueden explicar nuestros conocimientos actuales de física.
Esta discrepancia entre el modelo y los datos se conoce como la tensión de Hubble. Ahora, los resultados publicados en la revista Astrophysical Journal Letters apoyan aún más la mayor velocidad de expansión.
«La tensión se convierte ahora en una crisis», afirma Dan Scolnic, que dirigió el equipo de investigación.
Determinar la velocidad de expansión del Universo -conocida como la constante de Hubble- ha sido un importante objetivo científico desde 1929, cuando Edwin Hubble descubrió por primera vez que el Universo se estaba expandiendo.
Scolnic, profesor asociado de Física en la Universidad de Duke, lo explica como un intento de construir la gráfica de crecimiento del Universo: sabemos qué tamaño tenía en el Big Bang, pero ¿cómo llegó al tamaño que tiene ahora? En su analogía, la foto de bebé del Universo representa el Universo lejano, las semillas primordiales de las galaxias. La foto actual del Universo representa el Universo local, que contiene la Vía Láctea y sus vecinas. El modelo estándar de la cosmología es la curva de crecimiento que conecta ambos. El problema es que las cosas no conectan.
«Esto viene a decir, hasta cierto punto, que nuestro modelo de cosmología podría estar roto», dijo Scolnic.
Medir el Universo con supernovas
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 su calibración.
La escalera utilizada por Scolnic fue creada por un equipo independiente a partir de los datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que observa más de 100.000 galaxias cada noche desde su posición privilegiada en el Observatorio Nacional de Kitt Peak.
Scolnic reconoció que esta escala 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. «Yo sabía cómo conseguirlo y sabía que eso nos daría una de las medidas más precisas de la constante de Hubble que podíamos obtener, así que cuando salió su artículo, lo dejé absolutamente todo y trabajé en esto sin parar».
Para obtener una distancia precisa al cúmulo de Coma, Scolnic y sus colaboradores, con financiación de la fundación Templeton, 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 fiables para calcular distancias.
El equipo llegó a una distancia de unos 320 millones de años-luz, casi en el centro del rango de distancias registradas en 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», afirma Scolnic. «Este cúmulo está en nuestro patio trasero, se ha medido mucho antes de que nadie supiera lo importante que iba a ser».
La escalera de distancias cósmicas
Utilizando esta medición de alta precisión como primer peldaño, el equipo calibró el resto de la escalera 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 expande 76,5 kilómetros por segundo más rápido cada 3,26 millones de años-luz.
Este valor coincide con las mediciones existentes de la velocidad de expansión del Universo local. Sin embargo, como todas esas mediciones, entra en conflicto con las mediciones de la constante de Hubble que utilizan predicciones del Universo lejano. En otras palabras: coincide con la tasa de expansión del Universo tal y como la han medido recientemente otros equipos, pero no tal y como la predice nuestra comprensión actual de la física. La pregunta que se plantea desde hace tiempo es: ¿el fallo está en las mediciones o en los modelos?
Los nuevos resultados del equipo de Scolnic refuerzan la idea de que la raíz de la tensión de Hubble está en los modelos.
«Durante la última década, la comunidad ha realizado numerosos reanálisis para comprobar si los resultados originales de mi equipo eran correctos», afirma Scolnic, cuyas investigaciones han cuestionado sistemáticamente la constante de Hubble predicha por el modelo estándar de la física. «Al final, aunque cambiamos muchas piezas, todos obtenemos una cifra muy parecida. Así que, para mí, ésta es una confirmación tan buena como nunca se ha conseguido».
«Estamos en un punto en el que estamos presionando muy fuerte contra los modelos que hemos estado utilizando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden», dijo Scolnic. «Esto puede estar cambiando nuestra forma de pensar sobre el Universo, ¡y es emocionante! Todavía quedan sorpresas en cosmología, y quién sabe qué descubrimientos vendrán después».
REFERENCIA
Imagen: La cámara de Energía Oscura captura una imagen del deslumbrante Cúmulo de Coma, llamado así por el cabello de la Reina Berenice II de Egipto. Este conjunto de galaxias no sólo es significativo en la mitología griega, sino que también fue fundamental para el descubrimiento de la materia oscura. La teoría surgió en 1937, cuando el astrónomo Fritz Zwicky observó que las galaxias del Cúmulo de Coma se comportaban como si estuvieran bajo la influencia de grandes cantidades de materia “oscura” inobservable. CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Image Processing: D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab)
