26/10/2022
Desde su nacimiento hace aproximadamente 18 mil millones de años, el universo ha estado en constante expansión. La velocidad de esta expansión, conocida como la constante de Hubble, es un tema crucial para la cosmología, ya que nos permite estimar la edad del universo y predecir su destino final.
Midiendo la Constante de Hubble: Dos Métodos, Dos Resultados
Existen dos métodos principales para medir la constante de Hubble. El primero se basa en la observación de objetos cercanos, como supernovas y estrellas variables Cefeidas, cuyas propiedades conocemos bien, para estimar sus distancias. El segundo método se centra en el fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación remanente del Big Bang, analizando cómo ha cambiado con el tiempo para estimar la velocidad de expansión del cosmos.
Sin embargo, estos dos métodos han producido resultados diferentes para el valor de la constante de Hubble. Los datos del CMB sugieren una velocidad de expansión de aproximadamente 65 kilómetros por segundo por megaparsec. Por otro lado, los datos de supernovas y Cefeidas en el universo cercano sugieren una velocidad de expansión de aproximadamente 74 km por segundo por megaparsec.
La Discrepancia en la Constante de Hubble: Un Desafío para la Cosmología
Esta inconsistencia, conocida como la tensión de la constante de Hubble, plantea un desafío para el modelo cosmológico estándar, nuestra comprensión actual de la estructura y la historia del universo. Resolver esta discrepancia podría arrojar luz sobre la evolución y el destino del cosmos.
Un Nuevo Método para Medir la Velocidad del Universo: Lentes Gravitacionales
Un equipo internacional de investigadores ha explorado un nuevo método para medir la constante de Hubble utilizando lentes gravitacionales. Este fenómeno, predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, ocurre cuando la masa deforma el espacio-tiempo, curvando la trayectoria de la luz. Los objetos masivos, como cúmulos de galaxias, actúan como lentes gigantes, magnificando y distorsionando la luz de objetos más distantes.
SN Refsdal: Una Supernova Lejana como Clave
En este estudio, los científicos investigaron la supernova distante SN Refsdal, ubicada a unos 3 mil millones de años luz de la Tierra. Esta supernova, nombrada en honor al astrofísico noruego Sjur Refsdal, pionero en la investigación de lentes gravitacionales, ofrece una oportunidad única para medir la velocidad del universo.
Los investigadores examinaron cinco imágenes de SN Refsdal generadas por un cúmulo masivo de galaxias ubicado a unos 5 mil millones de años luz de la Tierra. Dado que la luz puede tomar diferentes caminos alrededor y a través de una lente gravitacional, estas imágenes llegan a la Tierra en momentos diferentes.
Calculando la Constante de Hubble con Retrasos de Tiempo
Al medir el brillo de cada imagen de SN Refsdal durante varios años, los científicos estimaron los retrasos de tiempo entre cada imagen con una precisión del 5%. Combinando estas estimaciones con modelos de la masa del cúmulo de galaxias y la fuerza de su lente gravitacional, pudieron calcular la constante de Hubble.
Resultados y Conclusiones: Acercándose a la Solución
Los nuevos hallazgos sugieren un valor de aproximadamente 66 km por segundo por megaparsec para la constante de Hubble. Este valor se acerca más al resultado obtenido a partir del CMB que al de las supernovas y Cefeidas. Sin embargo, el nivel de incertidumbre en los datos significa que aún no se puede descartar el valor de las supernovas.
Si el valor de la constante de Hubble obtenido a partir de supernovas y Cefeidas resulta ser correcto, los científicos podrían tener que revisar los modelos existentes de materia oscura en cúmulos de galaxias. Se necesitarán más observaciones de supernovas con lentes gravitacionales utilizando telescopios como el Observatorio Vera C. Rubin en Chile y el Telescopio Espacial James Webb para confirmar o refutar los resultados actuales.
Este estudio representa un avance significativo en la búsqueda de una respuesta precisa a la pregunta de a qué velocidad viaja el universo. La combinación de lentes gravitacionales y supernovas distantes ofrece una herramienta poderosa para explorar la expansión cósmica y comprender mejor el destino del universo.
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