L’enigmàtica troballa còsmica que desafia les teories sobre l’expansió de l’univers

Recents observacions del telescopi espacial James Webb, analitzades per investigadors de la Universitat Johns Hopkins als EUA, apunten que una característica desconeguda de l’univers, i no un error en els mesuraments, podria estar darrere del misteri que des de fa una dècada envolta a l’accelerada expansió del cosmos en l’actualitat en comparació amb les seues primeres etapes fa milers de milions d’anys.

Publicat a la revista 'The Astrophysical Journal', el nou estudi valida els mesuraments de distàncies estel·lars i galàctics realitzades pel telescopi espacial Hubble, la qual cosa suposa una crucial verificació per abordar l’anomenada "tensió d’Hubble", la inexplicada discrepància en els mesuraments de l’expansió de l’univers que ni els millors models cosmològics no aconsegueixen resoldre. Segons explica l’autor principal Adam Riess, premi Nobel i professor de Física i Astronomia a Johns Hopkins, "la discrepància entre la taxa d’expansió observada de l’univers i les prediccions del model estàndard suggereix que la nostra comprensió de l’univers pot ser incompleta. Ara que dos telescopis insígnia de la NASA confirmen mútuament les seues troballes, ens hem de prendre molt seriosament aquest problema [de la tensió de l’Hubble]: és un desafiament, però també una oportunitat increïble per aprendre més sobre el nostre univers".

L’equip de Riess va utilitzar la mostra de dades més gran recopilada pel Webb en els seus dos primers anys a l’espai per verificar el mesurament de la taxa d’expansió de l’univers realitzada per l’Hubble, coneguda com la constant d’Hubble. Van fer servir tres mètodes diferents per mesurar les distàncies a galàxies que acollien supernoves, centrant-se en aquelles prèviament estudiades per l’Hubble i que donen els mesuraments "locals" més precisos d’aquesta constant. Les observacions d’ambdós telescopis van mostrar una estreta coincidència, revelant l’exactitud dels mesuraments de l’Hubble i descartant que la tensió es degui a un error prou gran en les dades d’aquest últim.

La constant d’Hubble continua sent un enigma

Malgrat això, la constant d’Hubble continua plantejant un misteri, ja que els mesuraments basats en observacions telescòpiques de l’univers actual produeixen valors més elevats en comparació amb les projeccions derivades del "model estàndard de la cosmologia", un marc àmpliament acceptat sobre el funcionament del cosmos calibrat amb dades de la radiació de fons de microones, el feble eco romanent del Big Bang.

Mentre que el model estàndard dona una constant d’Hubble d’uns 67-68 km/s/Mpc, els mesuraments telescòpics situen regularment aquest valor entre 70 i 76, amb una mitjana de 73 km/s/Mpc. Aquesta discrepància de 5-6 km/s/Mpc ha desconcertat els cosmòlegs durant més de 10 anys, ja que és massa gran per atribuir-se simplement a fallos en les tècniques de mesurament o observació. (Els megapàrsecs són distàncies colossals, cada un equival a 3,26 milions d’anys llum).

Possibles explicacions per a la tensió d’Hubble

Ja que les noves dades del Webb descarten biaixos significatius en els mesuraments de l’Hubble, l’equip de Riess considera que la tensió d’Hubble podria deure’s a factors desconeguts o llacunes en la comprensió actual de la física que encara estan per descobrir. "Les dades del Webb són com mirar l’univers en alta definició per primera vegada i realment milloren la relació senyal-soroll dels mesuraments", comenta Siyang Li, estudiant de postgrau a Johns Hopkins que va participar en l’estudi.

A més d’analitzar estrelles polsants anomenades variables Cefeides, considerades l’estàndard d’or per mesurar distàncies còsmiques, l’equip va comparar mesuraments basats en estrelles riques en carboni i les gegants roges més brillants a les mateixes galàxies. Totes les galàxies observades pel Webb juntament amb les seues supernoves van donar una constant d’Hubble de 72,6 km/s/Mpc, gairebé idèntica al valor de 72,8 km/s/Mpc trobat per l’Hubble per a aquests mateixos objectes.

Marc Kamionkowski, cosmòleg de Johns Hopkins que va ajudar a calcular la constant d’Hubble i recentment va contribuir a desenvolupar una possible nova explicació per a la tensió, assenyala que resoldre aquest enigma podria llançar llum sobre altres discrepàncies amb el model cosmològic estàndard que han sorgit en els últims anys. "Una possible explicació de la tensió d’Hubble seria que faltés alguna cosa en la nostra comprensió de l’univers primitiu, com un nou component de la matèria (l’energia fosca primitiva) que li va donar a l’univers un impuls inesperat després del Big Bang", apunta Kamionkowski. "I hi ha altres idees, com les estranyes propietats de la matèria fosca, partícules exòtiques, masses electròniques canviants o camps magnètics primordials que podrien funcionar. Els teòrics tenen llicència per ser força creatius".