Los científicos saben desde hace casi un siglo que el universo se está expandiendo, pero el ritmo exacto de esa expansión aún es incierto. Este debate en curso incluso ha puesto en duda el modelo estándar de cosmología. Ahora, investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM), la Universidad Ludwig Maximilians (LMU) y el Instituto Max Planck MPA y MPE han identificado y analizado un tipo extremadamente raro de supernova que puede proporcionar una forma nueva e independiente de medir qué tan rápido se está expandiendo el universo.
El objeto central de este descubrimiento es una supernova extremadamente luminosa a unos 10 mil millones de años luz de distancia. Se vuelve mucho más brillante que las explosiones estelares normales. Lo que lo hace particularmente notable es cómo aparece en el cielo. En lugar de un único punto de luz, muestra cinco barras separadas, creando una fascinante visualización cósmica gracias a las lentes gravitacionales.
A medida que la luz de la supernova viaja hacia la Tierra, pasa a través de dos galaxias al frente. Su gravedad desvía la luz y la envía por múltiples caminos. Debido a que la longitud de cada camino es ligeramente diferente, la luz de cada imagen llega en momentos diferentes. Midiendo cuidadosamente estos retrasos, los científicos pueden calcular la tasa de expansión actual del universo, conocida como constante de Hubble.
Sherry Suyu, profesora asociada de cosmología observacional en TUM y miembro del Instituto Max Planck de Astrofísica, explica: “A esta supernova la llamamos SN Winy, inspirándonos en su designación oficial SN 2025wny. Se trata de un evento extremadamente raro que podría desempeñar un papel importante en nuestra comprensión de las coediciones. Las supernovas superluminosas perfectamente alineadas con una lente gravitacional adecuada son una entre un millón. Pasamos menos de seis años buscando un evento que compilara una lista de prometedoras lentes gravitacionales, y en agosto de 2025, SN Wini coincidió exactamente con una de ellas”.
Las imágenes de alta resolución revelan un sistema único
Las supernovas con lentes gravitacionales son extremadamente poco comunes, lo que significa que sólo se ha realizado una pequeña cantidad de estas mediciones. Su confiabilidad depende en gran medida de la precisión con la que los científicos puedan determinar las masas de las galaxias que desvían la luz, ya que esas masas controlan la fuerza del efecto de lente.
Para mejorar estas mediciones, los investigadores del MPE y del LMU utilizaron el Gran Telescopio Binocular de Arizona, EE.UU. Con dos espejos de 8,4 metros y un sistema de óptica adaptativa que reduce la distorsión atmosférica, el telescopio produjo las primeras imágenes en color de alta resolución del sistema.
La imagen muestra dos galaxias lentes en el centro, rodeadas por cinco puntos de luz azules que representan múltiples imágenes de la supernova. Esta configuración es inusual, ya que la mayoría de sistemas similares producen sólo dos o cuatro imágenes. Al analizar las posiciones de las cinco imágenes, los miembros junior del equipo Alan Schoenfurth (TUM) y Leon Acker (LMU) crearon el primer modelo detallado de cómo se distribuye la masa en las galaxias con lentes.
“Hasta ahora, la mayoría de las supernovas captadas por lentes eran amplificadas por cúmulos de galaxias masivos, cuyas distribuciones de masa son complejas y difíciles de modelar”, afirma Alan Schoenfurth. “SN Winnie, sin embargo, está enfocada por sólo dos galaxias separadas. Encontramos una distribución general suave y regular de luz y masa para estas galaxias, lo que sugiere que a pesar de su aparente proximidad aún no han chocado en el pasado. La simplicidad general del sistema ofrece una oportunidad emocionante para medir las altas tasas de expansión del Universo”.
Dos métodos, dos resultados muy diferentes
Actualmente, los astrónomos se basan en dos métodos principales para medir la constante de Hubble, pero no están de acuerdo entre sí. Esta diferencia se conoce como atracción del Hubble.
Un método se centra en las galaxias cercanas y produce mediciones de distancia paso a paso, como subir una escalera. Dado que cada paso depende del anterior, este método se llama escalera de distancias cósmicas. Utiliza objetos con luminosidades conocidas para estimar distancias y luego compara esas distancias para determinar qué tan rápido se mueven las galaxias. Sin embargo, debido a que implica muchos pasos de calibración, pueden acumularse pequeñas incertidumbres que afecten el resultado final.
El segundo método analiza el universo primitivo mediante el estudio del fondo cósmico de microondas, la débil radiación que quedó del Big Bang. Utilizando modelos de cómo ha evolucionado el universo, los científicos pueden calcular la tasa actual de expansión. Aunque este método es muy preciso, se basa en gran medida en suposiciones sobre la historia del universo, que aún se están probando y debatiendo.
Un nuevo método de un solo paso para medir la constante de Hubble
Ahora está surgiendo una tercera estrategia, basada en supernovas con lentes gravitacionales como SN Wini. Stephan Taubenberger, miembro clave del equipo del profesor Suu y autor principal del estudio de detección de supernovas, explicó que medir el retraso entre múltiples imágenes, combinado con el conocimiento de la masa de la galaxia lente, permite a los científicos determinar directamente la constante de Hubble: “A diferencia del método cosmológico, algunas de estas distancias son completamente diferentes con la distancia. La incertidumbre sistemática”.
Astrónomos de todo el mundo están observando SN Winnie utilizando telescopios terrestres y espaciales. Se espera que estas observaciones proporcionen nuevos datos importantes que podrían ayudar a resolver desacuerdos de larga data sobre la velocidad a la que se está expandiendo el universo.
