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(AFP via Getty Images) |
Nuestro universo se está expandiendo, pero nuestras dos principales formas de medir la velocidad de esta expansión han dado lugar a respuestas diferentes. Durante la última década, los astrofísicos se han dividido gradualmente en dos bandos: uno que cree que la diferencia es significativa, y otro que piensa que podría deberse a errores de medición.
Si resulta que los errores son la causa del desajuste, eso confirmaría nuestro modelo básico de cómo funciona el universo. La otra posibilidad presenta un hilo que, al tirar de él, sugeriría que se necesita alguna nueva física fundamental que falta para volver a coserlo. Durante varios años, cada nueva prueba de los telescopios ha hecho oscilar el argumento de un lado a otro, dando lugar a lo que se ha llamado la "tensión de Hubble".
Wendy Freedman, reconocida astrónoma y profesora universitaria de astronomía y astrofísica John y Marion Sullivan de la Universidad de Chicago, realizó algunas de las mediciones originales de la tasa de expansión del universo que dieron lugar a un valor más alto de la constante de Hubble. Pero en un nuevo artículo de revisión aceptado en el Astrophysical Journal, Freedman ofrece una visión general de las observaciones más recientes. Su conclusión: las últimas observaciones están empezando a cerrar la brecha.
Es decir, puede que no haya un conflicto después de todo, y que nuestro modelo estándar del universo no necesite ser modificado significativamente.
La velocidad a la que se expande el universo se denomina constante de Hubble, llamada así por el ex alumno de la UChicago Edwin Hubble, SB 1910, Ph.D. 1917, a quien se atribuye el descubrimiento de la expansión del universo en 1929. Los científicos quieren determinar con precisión esta tasa, ya que la constante de Hubble está vinculada a la edad del universo y a su evolución en el tiempo.
En la última década surgió una importante arruga cuando los resultados de los dos principales métodos de medición comenzaron a divergir. Pero los científicos siguen debatiendo la importancia de este desajuste.
Una forma de medir la constante de Hubble es observando la luz muy débil que quedó del Big Bang, llamada fondo cósmico de microondas. Esto se ha hecho tanto en el espacio como en tierra con instalaciones como el Telescopio del Polo Sur, dirigido por la UChicago. Los científicos pueden introducir estas observaciones en su "modelo estándar" del universo primitivo y hacerlo avanzar en el tiempo para predecir cuál debería ser la constante de Hubble en la actualidad; obtienen una respuesta de 67,4 kilómetros por segundo por megaparsec.
El otro método consiste en observar las estrellas y galaxias del universo cercano y medir sus distancias y la velocidad a la que se alejan de nosotros. Freedman ha sido una de las principales expertas en este método durante muchas décadas; en 2001, su equipo realizó una de las mediciones más importantes utilizando el telescopio espacial Hubble para obtener imágenes de las estrellas llamadas cefeidas. El valor que encontraron fue de 72. Freedman ha seguido midiendo las Cefeidas en los años posteriores, revisando cada vez más datos de los telescopios; sin embargo, en 2019, ella y sus colegas publicaron una respuesta basada en un método completamente diferente utilizando estrellas llamadas gigantes rojas. La idea era cotejar las Cefeidas con un método independiente.
Las gigantes rojas son estrellas muy grandes y luminosas que siempre alcanzan el mismo pico de brillo antes de apagarse rápidamente. Si los científicos pueden medir con precisión el brillo máximo real, o intrínseco, de las gigantes rojas, podrán medir las distancias a sus galaxias anfitrionas, una parte esencial pero difícil de la ecuación. La cuestión clave es la precisión de esas mediciones.
La primera versión de este cálculo en 2019 utilizó una única galaxia muy cercana para calibrar las luminosidades de las estrellas gigantes rojas. En los últimos dos años, Freedman y sus colaboradores han hecho los números para varias galaxias y poblaciones estelares diferentes. "Ahora hay cuatro formas independientes de calibrar las luminosidades de las gigantes rojas, y coinciden en un 1% entre ellas", dijo Freedman. "Eso nos indica que se trata de una forma realmente buena de medir la distancia".
"Realmente quería observar cuidadosamente tanto las Cefeidas como las gigantes rojas. Conozco bien sus puntos fuertes y débiles", dijo Freedman. "He llegado a la conclusión de que no necesitamos una nueva física fundamental para explicar las diferencias en las tasas de expansión locales y lejanas. Los nuevos datos sobre las gigantes rojas demuestran que son coherentes".
El estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago Taylor Hoyt, que ha estado realizando mediciones de las estrellas gigantes rojas en las galaxias de anclaje, añadió: "Seguimos midiendo y probando las estrellas de la rama de las gigantes rojas de diferentes maneras, y siguen superando nuestras expectativas."
El valor de la constante de Hubble que el equipo de Freedman obtiene de las gigantes rojas es de 69,8 km/s/Mpc, prácticamente el mismo que el valor derivado del experimento del fondo cósmico de microondas. "No se necesita ninguna física nueva", afirma Freedman.
Los cálculos realizados con las estrellas cefeidas siguen dando cifras más altas, pero según el análisis de Freedman, la diferencia puede no ser preocupante. "Las estrellas cefeidas siempre han sido un poco más ruidosas y un poco más complicadas de entender; son estrellas jóvenes en las regiones de formación estelar activa de las galaxias, y eso significa que hay posibilidades de que cosas como el polvo o la contaminación de otras estrellas desvirtúen las mediciones", explicó.
En su opinión, el conflicto puede resolverse con mejores datos.
El año que viene, cuando se espera el lanzamiento del telescopio espacial James Webb, los científicos comenzarán a recoger esas nuevas observaciones. Freedman y sus colaboradores ya han conseguido tiempo en el telescopio para un importante programa que permitirá realizar más mediciones tanto de las cefeidas como de las estrellas gigantes rojas. "El Webb nos dará una mayor sensibilidad y resolución, y los datos mejorarán muy, muy pronto", dijo.
Pero, mientras tanto, quiso analizar detenidamente los datos existentes, y lo que encontró fue que gran parte de ellos coinciden.
"Así es como procede la ciencia", dijo Freedman. "Uno patea los neumáticos para ver si algo se desinfla, y hasta ahora, no hay neumáticos pinchados".
Algunos científicos que han estado esperando un desajuste fundamental podrían estar decepcionados. Pero para Freedman, cualquier respuesta es emocionante.
"Todavía hay espacio para una nueva física, pero incluso si no lo hay, mostraría que el modelo estándar que tenemos es básicamente correcto, lo que también es una profunda conclusión a la que llegar", dijo. "Eso es lo interesante de la ciencia: No conocemos las respuestas de antemano. Vamos aprendiendo sobre la marcha. Es un momento realmente emocionante para estar en el campo".