Nuevas observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) han consolidado aún más una de las observaciones más extrañas de toda la física: que el universo se expandió a diferentes velocidades a lo largo de distintas etapas de su vida. El enigma, conocido como la tensión de Hubble, ha alimentado un debate entre los astrónomos que podría alterar o incluso trastocar por completo el campo.
En 2019, las mediciones del telescopio espacial Hubble confirmaron que el problema era real. Luego, en 2023 y 2024, mediciones aún más precisas del JWST parecieron confirmar la discrepancia.
Ahora, otras mediciones han utilizado la muestra más grande de datos del JWST recopilados durante sus primeros dos años en el espacio para consolidar aún más el problema. La nueva física que podría responder al misterio sigue sin estar clara, pero, como describen los investigadores en un artículo publicado el 9 de diciembre en The Astrophysical Journal, la tensión no desaparecerá.
“Cuanto más trabajamos, más evidente resulta que la causa es algo mucho más interesante que un fallo del telescopio. Parece ser más bien una característica del universo”, dijo a Live Science el autor principal del estudio y premio Nobel Adam Riess, profesor de física y astronomía en la Universidad Johns Hopkins. “Los próximos pasos son muchos. Se necesitan más datos en muchos frentes y nuevas ideas”.
Hay dos métodos de referencia para calcular la constante de Hubble, el valor que cuantifica la velocidad de expansión del universo. El primero se toma midiendo pequeñas fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, una antigua instantánea de la primera luz del universo producida sólo 380.000 años después del Big Bang.
Después de mapear este silbido de microondas utilizando el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, los cosmólogos dedujeron una constante de Hubble de aproximadamente 46.200 mph por millón de años luz, o aproximadamente 67 kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc). Esto, junto con otras mediciones del universo primitivo, se alineó con las predicciones teóricas.
El segundo método funciona a distancias más cercanas y en la vida posterior del universo utilizando estrellas pulsantes llamadas variables Cefeidas. Las estrellas Cefeidas están muriendo lentamente, y sus capas externas de gas helio crecen y se encogen a medida que absorben y liberan la radiación de la estrella, lo que las hace parpadear periódicamente como lámparas de señales distantes.
A medida que las Cefeidas se vuelven más brillantes, pulsan más lentamente, lo que permite a los astrónomos medir el brillo intrínseco de las estrellas. Al comparar este brillo con el brillo observado, los astrónomos pueden encadenar las Cefeidas en una “escalera de distancia cósmica” para observar cada vez más profundamente el pasado del universo.
Con esta escalera en su lugar, y después de anclar los brillos de las Cefeidas a las explosiones de supernovas de Tipo Ia, los astrónomos pueden encontrar un número preciso para la velocidad de expansión del universo a partir de cómo se ha estirado o desplazado hacia el rojo la luz de las estrellas parpadeantes. La constante de Hubble obtenida con este método es de alrededor de 73 km/s/Mpc: un valor muy fuera del rango de error de las mediciones de Planck.
Los astrónomos han ofrecido varias explicaciones para la causa de esta discrepancia, y algunos han intentado desentrañar la posibilidad de un error sistemático en los resultados. Mientras tanto, Riess y su equipo han ido cimentando la tensión con estudios cada vez más precisos y de mayor alcance.
Este nuevo estudio es otro eslabón de esta cadena. El nuevo análisis, que cubre aproximadamente un tercio del tamaño de la muestra del estudio de Hubble de 2019, utilizó el JWST para medir las distancias de las cefeidas de la muestra con una precisión del 2%, una gran mejora respecto de la precisión del Hubble del 8-9%. Al comparar estos resultados con otras estrellas que miden distancias, como las estrellas ricas en carbono y las gigantes rojas brillantes, se obtuvo un valor de 72,6 km/s/Mpc, lo que lo hace casi idéntico a la medición original del Hubble.
No está claro qué podría estar causando exactamente el extraño desajuste (“Me gustaría saberlo”, dijo Riess a Live Science). Pero la especulación abunda entre los astrónomos.
Una posibilidad es “algo que falta en nuestra comprensión del universo primitivo, como un nuevo componente de la materia -la energía oscura primitiva [el misterioso fenómeno que impulsa la expansión cósmica]- que le dio al universo un impulso inesperado después del Big Bang”, dijo en un comunicado Marc Kamionkowski, un cosmólogo de la Universidad Johns Hopkins que ayudó a calcular la constante de Hubble y que no participó en el estudio. “Y hay otras ideas, como las extrañas propiedades de la materia oscura, partículas exóticas, masa cambiante de los electrones o campos magnéticos primordiales que pueden resolver el problema. Los teóricos tienen licencia para ser bastante creativos”.
Fuente: Live Science.
