Una nueva medición cambia nuestro conocimiento del Universo

 

El Universo se expande, pero ¿a qué velocidad exactamente? La respuesta parece depender de si se estima la velocidad de expansión cósmica -denominada constante de Hubble- basándose en el eco del Big Bang (el fondo cósmico de microondas, o CMB) o si se mide directamente basándose en las estrellas y galaxias actuales. Este problema, conocido como la tensión de Hubble, ha desconcertado a astrofísicos y cosmólogos de todo el mundo.

Un estudio realizado por el grupo de investigación Stellar Standard Candles and Distances, dirigido por Richard Anderson en el Instituto de Física de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), añade una nueva pieza al rompecabezas. Su investigación, publicada en Astronomy & Astrophysics, logró la calibración más precisa hasta la fecha de las estrellas Cefeidas -un tipo de estrella variable cuya luminosidad fluctúa a lo largo de un periodo definido- para mediciones de distancia basadas en datos recogidos por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA). Esta nueva calibración amplifica aún más la tensión de Hubble.

La constante de Hubble (H0) debe su nombre al astrofísico que, junto con Georges Lemaître, descubrió el fenómeno a finales de la década de 1920. Se mide en kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc), donde 1 Mpc equivale a unos 3,26 millones de años luz.

La mejor medida directa de H0 utiliza una «escalera de distancias cósmicas», cuyo primer peldaño lo establece la calibración absoluta del brillo de las Cefeidas, ahora recalibrada por el estudio de la EPFL. A su vez, las Cefeidas calibran el siguiente peldaño de la escalera, donde las supernovas -poderosas explosiones de estrellas al final de sus vidas- trazan la expansión del propio espacio. Esta escalera de distancias, medida por el equipo Supernovae, H0, for the Equation of State of dark energy (SH0ES) dirigido por Adam Riess, Premio Nobel de Física 2011, sitúa a H0 a 73,0 ± 1,0 km/s/Mpc.

H0 también puede determinarse interpretando el CMB, que es la omnipresente radiación de microondas que quedó del Big Bang hace más de 13.000 millones de años. Sin embargo, este método de medición del «Universo temprano» tiene que asumir la comprensión física más detallada de cómo evoluciona el Universo, lo que lo hace dependiente del modelo. El satélite Planck de la ESA ha proporcionado los datos más completos sobre el CMB y, según este método, H0 es de 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc.

Posición en el cielo, posición en el espacio de movimiento propio y diagrama de magnitudes de color para diferentes cefeidas de cúmulos. Las estrellas de fondo se muestran en gris, y la probabilidad de pertenencia al cúmulo está codificada por colores. Los colores claros indican una alta probabilidad. Las cefeidas se muestran etiquetadas con grandes círculos rojos rellenos. Las cefeidas detectadas como miembros de un cúmulo por HDBSCAN también presentan un símbolo sobrepuesto para ilustrar la probabilidad de pertenencia | foto M.Cruz Reyes et al./Astronomy&Astrophysics

La tensión de Hubble se refiere a esta discrepancia de 5,6 km/s/Mpc, según se utilice el método del CMB (Universo temprano) o el de la escalera de distancias (Universo tardío). La implicación, siempre que las mediciones realizadas en ambos métodos sean correctas, es que algo falla en la comprensión de las leyes físicas básicas que rigen el Universo. Naturalmente, esta importante cuestión subraya lo esencial que es que los métodos de los astrofísicos sean fiables.

El nuevo estudio de la EPFL es tan importante porque refuerza el primer peldaño de la escalera de las distancias al mejorar la calibración de las Cefeidas como trazadoras de distancias. De hecho, la nueva calibración nos permite medir distancias astronómicas con una precisión de ± 0,9%, lo que supone un fuerte apoyo a la medición del Universo tardío. Además, los resultados obtenidos en la EPFL, en colaboración con el equipo de SH0ES, ayudaron a refinar la medición de H0, lo que se tradujo en una mejora de la precisión y un aumento de la importancia de la tensión de Hubble.

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