Un físic descobreix que l’univers s’expandeix massa de pressa per a la teoria: "el nostre model de cosmologia podria estar trencat"

Un equip d’investigació liderat per Dan Scolnic, físic teòric de la Universitat de Duke, ha publicat a The Astrophysical Journal Letters uns resultats que recolzen encara més la idea que l’univers s’està expandint més ràpid del que van predir els models teòrics i de que pot explicar-se amb la nostra comprensió actual de la física. Aquesta discrepància entre el model i les dades es coneix com la tensió d’Hubble.

"La tensió ara es converteix en una crisi", va afirmar Scolnic. Determinar la taxa d’expansió de l’univers, coneguda com la constant d’Hubble, ha estat una important recerca científica des que Edwin Hubble descobrís el 1929 que l’univers s’estava expandint. Scolnic compara aquest esforç amb l’intent de construir la taula de creixement de l’univers: coneixem la seua mida al Big Bang, però com va arribar a la mida actual? El problema rau que les peces no encaixen. "Això significa, fins cert punt, que el nostre model de cosmologia podria estar trencat", va assenyalar Scolnic.

Per mesurar l’univers es requereix una escala còsmica, una successió de mètodes utilitzats per mesurar les distàncies als objectes celestes, on cada "esglaó" es basa en l’anterior per al calibratge. L’equip de Scolnic va utilitzar una escala creada per un altre equip utilitzant dades de l’Instrument Espectroscòpic d’Energia Fosca (DESI), que observa més de 100.000 galàxies cada nit. Scolnic es va adonar que aquesta escala podria ancorar-se més a prop de la Terra amb una distància més precisa al cúmul de Coma, un dels cúmuls de galàxies més propers a nosaltres.

Per obtenir una distància precisa al cúmul de Coma, l’equip va utilitzar les corbes de llum de 12 supernoves de tipus Ia dins del cúmul, que tenen una lluminositat predictible que es correlaciona amb la seua distància. Van arribar a una distància d’aproximadament 320 milions d’anys llum, gairebé en el centre del rang de distàncies reportades al llarg de 40 anys d’estudis previs.

Calibrant l’escala de distàncies còsmiques

Utilitzant aquest mesurament d’alta precisió com a primer esglaó, l’equip va calibrar la resta de l’escala de distàncies còsmiques. Van obtenir un valor per a la constant d’Hubble de 76,5 quilòmetres per segon per megaparsec, el que significa que l’univers local s’està expandint 76,5 quilòmetres per segon més ràpid cada 3,26 milions d’anys llum.

Aquest valor coincideix amb els mesuraments existents de la taxa d’expansió de l’univers local. Tanmateix, entra en conflicte amb els mesuraments de la constant d’Hubble utilitzant prediccions de l’univers distant. En altres paraules: coincideix amb la taxa d’expansió de l’univers mesurada recentment per altres equips, però no com ho prediu la nostra comprensió actual de la física.

Fallen els mesuraments o els models?

Els nous resultats de l’equip de Scolnic recolzen la idea emergent que l’arrel de la tensió d’Hubble es troba en els models. "Durant l’última dècada, aproximadament, hi ha hagut moltes noves anàlisis per part de la comunitat per veure si els resultats originals del meu equip eren correctes", va explicar Scolnic, la investigació del qual ha desafiat constantment la constant d’Hubble predita utilitzant el model estàndard de física. "En última instància, encara que estiguem intercanviant tantes peces, tots obtenim un número molt similar. Per tant, per a mi, aquesta és la millor confirmació que mai no hagi rebut".

"Estem en un punt en el qual estem pressionant molt dur contra els models que hem estat utilitzant durant dos dècades i mitja, i estem veient que les coses no coincideixen", va concloure Scolnic. Aquestes troballes suggereixen que la nostra comprensió actual de la cosmologia podria requerir una revisió significativa per explicar la ràpida expansió de l’univers observada.