Parece que el universo se está expandiendo muy rápido. Muy rápido, incluso.
Una nueva medición confirma lo que resultados anteriores (y muy debatidos) habían demostrado: el universo se está expandiendo más rápido de lo que predijeron los modelos teóricos, y mucho más rápido de lo esperado puede explicarse por nuestra comprensión actual de la física.
Esta discrepancia entre el modelo y los datos se conoció como estrés de Hubble. Ahora, publicado en resultados. Cartas de revistas astrofísicas Proporcionar un apoyo aún más fuerte al rápido ritmo de expansión.
Dan Skalnik, quien dirigió el equipo de investigación, dijo que la tensión ahora se ha convertido en una crisis.
Determinar la tasa de expansión del universo, conocida como constante de Hubble, ha sido un importante ejercicio científico desde 1929, cuando Edwin Hubble descubrió por primera vez que el universo se está expandiendo.
Skolnick, profesor asociado de física en la Universidad de Duke, lo describe como un intento de trazar el crecimiento del universo: Sabemos qué tamaño tenía en el momento del Big Bang, pero ¿cómo llegó al tamaño que tiene ahora? En su analogía, la imagen infantil del universo representa el universo distante, las semillas primordiales de las galaxias. La foto actual del universo representa el universo local, incluida la Vía Láctea y sus vecinos. El modelo estándar de cosmología es la curva de crecimiento que conecta los dos. El problema es: las cosas no conectan.
“El hecho de que nuestro modelo de cosmología pueda desmoronarse exige algo de respeto”, afirmó Skolnik.
Para medir el universo se requiere una escalera cósmica, que es una secuencia de métodos utilizados para medir las distancias de los objetos celestes, dependiendo cada método, o “anillo”, del anterior para su calibración.
La escalera utilizada por Scolnic fue construida por un equipo independiente utilizando datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que observa más de 100.000 galaxias cada noche desde su ubicación en el Observatorio Nacional Kite Peak.
Skolnik reconoció que la escalera podría anclarse más cerca de la Tierra con una distancia más precisa al cúmulo de Coma, uno de nuestros cúmulos de galaxias más cercanos.
“La colaboración DESI trabajó muy duro, faltaba el primer peldaño de la escalera”, afirmó Scolnic. “Sabía cómo conseguirlo y sabía que nos daría la medición más precisa de la constante de Hubble que podríamos obtener, así que cuando apareció su artículo, lo dejé todo y trabajé en ello sin parar”.
Para obtener una distancia precisa al cúmulo de Coma, Skalnik y sus colegas, con financiación de la Fundación Templeton, utilizaron curvas de luz de 12 supernovas de tipo Ia dentro del cúmulo. Así como las velas 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 calcular distancias.
El equipo llegó a una distancia de unos 320 millones de años luz, en el centro del rango de distancias informado por estudios anteriores que abarcaron casi 40 años, una garantía de su precisión.
“Esta medición no está sesgada por cómo creemos que se desarrollará la historia de la tensión del Hubble”, dijo Skolnik. “Este grupo está en nuestro patio trasero, se midió antes de que nadie supiera lo importante que iba a ser”.
Utilizando esta medición de alta precisión como primer paso, el equipo calibró el resto de la escala de distancias cósmicas. Llegaron a un valor constante de Hubble de 76,5 km/s por megaparsec, lo que básicamente significa que el universo local se está expandiendo a una velocidad de 76,5 km/s cada 3,26 millones de años luz.
Este valor coincide con las mediciones actuales de la tasa de expansión del universo local. Sin embargo, como todas estas 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 lo han medido recientemente otros equipos, pero no como predice nuestra comprensión actual de la física. La pregunta de larga data es si el error está en la medición o en el modelo.
Los nuevos hallazgos del equipo de Scolnic brindan un fuerte apoyo a la idea emergente de que el estrés del Hubble está en la raíz de los modelos.
“Durante la última década, la comunidad ha realizado muchos análisis para ver si los resultados originales de mi equipo eran correctos”, dijo Skolnik, cuya investigación utiliza el Modelo Estándar de Física ha desafiado constantemente las predicciones de Hubble. “En última instancia, aunque estamos cambiando muchas piezas, todos obtenemos un número muy similar. Así que, para mí, esta es la mejor verificación que jamás se haya obtenido”.
“Estamos en un punto en el que estamos presionando con fuerza contra los modelos que hemos estado usando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden”. “Puede estar cambiando la forma en que pensamos sobre el universo, ¡y eso es emocionante! Todavía hay sorpresas en cosmología, y ¿quién sabe qué descubrimientos vendrán después?”
Este trabajo fue apoyado por fondos de la Fundación Templeton, el Departamento de Energía, la Fundación David y Lucile Packard, la Fundación Sloan, la Fundación Nacional de Ciencias y la NASA.
