Según nuevas mediciones, parece que el Universo se está expandiendo a gran velocidad. Incluso demasiado rápido.

Una nueva medición confirma lo que resultados anteriores (y muy controvertidos) habían demostrado: el Universo se está expandiendo más rápido de lo que predicen los modelos teóricos, y más rápido de lo que nuestro conocimiento actual de la física puede explicar.

Esta discrepancia entre el modelo y los datos se conoce como Tensión del Hubble. Ahora, los resultados publicados en Astrophysical Journal Letters respaldan aún más la mayor tasa de expansión.

«La tensión ahora se convierte en crisis», afirma Dan Scolnic, que dirigió el equipo de investigación.

Determinar la tasa de expansión del Universo, conocida como constante de Hubble, ha sido un objetivo científico importante 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 el gráfico de crecimiento del Universo: sabemos cuán grande era en el Big Bang, pero ¿cómo llegó al tamaño que tiene ahora? En su analogía, la foto del bebé del Universo representa el Universo distante, las semillas primordiales de las galaxias. La fotografía actual del Universo representa el Universo local, que contiene la Vía Láctea y sus vecinos. El modelo estándar de cosmología es la curva de crecimiento que conecta los dos. El problema es que las cosas no conectan.

«Esto quiere decir, hasta cierto punto, que nuestro modelo de cosmología podría estar roto», dijo Scolnic.

Mide el Universo con supernovas

Medir el Universo requiere una escalera cósmica, que es una sucesión de métodos utilizados para medir distancias a 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 posición estratégica en el Observatorio Nacional 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. «Sabía cómo obtenerlo y sabía que 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 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. Como 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 alcanzó una distancia de unos 320 millones de años luz, casi en la mitad del rango de distancias registradas en 40 años de estudios anteriores, una señal tranquilizadora de su precisión.

«Esta medición no está sesgada por cómo creemos que terminará la historia de la tensión del Hubble», dice Scolnic. «Este grupo está en nuestro patio trasero, se midió mucho antes de que nadie supiera lo importante que iba a ser».

La escalera de las distancias cósmicas.

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 esencialmente significa 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 velocidad de expansión del Universo local. Sin embargo, como todas estas mediciones, entra en conflicto con las mediciones de la constante de Hubble que utilizan predicciones del Universo distante. En otras palabras: coincide con la tasa de expansión del Universo medida recientemente por otros equipos, pero no con la predicha por nuestra comprensión actual de la física. La pregunta que se viene planteando desde hace algún tiempo es: ¿la falla está en las medidas o en los modelos?

Los nuevos resultados del equipo de Scolnic refuerzan la idea de que la raíz de la tensión del Hubble está en los modelos.

«Durante la última década, la comunidad ha realizado numerosos reanálisis para ver si los resultados originales de mi equipo eran correctos», dice Scolnic, cuya investigación ha cuestionado constantemente la constante de Hubble predicha por el modelo estándar de física. «Al final, aunque cambiemos muchas piezas, todas obtenemos una cifra muy parecida. Entonces, para mí, esta es la mejor confirmación que jamás se haya logrado».

«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», dijo Scolnic. «Esto puede estar cambiando la forma en que pensamos sobre el Universo, ¡y es emocionante! «Todavía hay sorpresas en cosmología y quién sabe qué descubrimientos vendrán después».

REFERENCIA

Imagen: La cámara Dark Energy captura una imagen del impresionante Coma Cluster, que lleva el nombre del 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 en 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” no observable. CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Procesamiento de imágenes: D. de Martin y M. Zamani (NSF NOIRLab)