El enigmático hallazgo cósmico que desafía las teorías sobre la expansión del universo
Telescopios espaciales revelan claves del misterio sobre por qué se expande más rápido hoy que en su infancia hace miles de millones de años
Imágenes obtenidas por el telescopio espacial James Webb.
Recientes observaciones del telescopio espacial James Webb, analizadas por investigadores de la Universidad Johns Hopkins en EE.UU., apuntan a que una característica desconocida del universo, y no un error en las mediciones, podría estar detrás del misterio que desde hace una década rodea a la acelerada expansión del cosmos en la actualidad en comparación con sus primeras etapas hace miles de millones de años.
Publicado en la revista 'The Astrophysical Journal', el nuevo estudio valida las mediciones de distancias estelares y galácticas realizadas por el telescopio espacial Hubble, lo que supone una crucial verificación para abordar la llamada "tensión de Hubble", la inexplicada discrepancia en las mediciones de la expansión del universo que ni los mejores modelos cosmológicos logran resolver. Según explica el autor principal Adam Riess, premio Nobel y profesor de Física y Astronomía en Johns Hopkins, "la discrepancia entre la tasa de expansión observada del universo y las predicciones del modelo estándar sugiere que nuestra comprensión del universo puede ser incompleta. Ahora que dos telescopios insignia de la NASA confirman mutuamente sus hallazgos, debemos tomarnos muy en serio este problema [de la tensión del Hubble]: es un desafío, pero también una oportunidad increíble para aprender más sobre nuestro universo".
El equipo de Riess utilizó la mayor muestra de datos recopilada por el Webb en sus dos primeros años en el espacio para verificar la medición de la tasa de expansión del universo realizada por el Hubble, conocida como la constante de Hubble. Emplearon tres métodos distintos para medir las distancias a galaxias que albergaban supernovas, centrándose en aquellas previamente estudiadas por el Hubble y que arrojan las mediciones "locales" más precisas de esta constante. Las observaciones de ambos telescopios mostraron una estrecha coincidencia, revelando la exactitud de las mediciones del Hubble y descartando que la tensión se deba a un error lo bastante grande en los datos de este último.
La constante de Hubble sigue siendo un enigma
A pesar de ello, la constante de Hubble continúa planteando un misterio, ya que las mediciones basadas en observaciones telescópicas del universo actual producen valores más elevados en comparación con las proyecciones derivadas del "modelo estándar de la cosmología", un marco ampliamente aceptado sobre el funcionamiento del cosmos calibrado con datos de la radiación de fondo de microondas, el débil eco remanente del Big Bang.
Mientras que el modelo estándar arroja una constante de Hubble de unos 67-68 km/s/Mpc, las mediciones telescópicas sitúan regularmente este valor entre 70 y 76, con una media de 73 km/s/Mpc. Esta discrepancia de 5-6 km/s/Mpc ha desconcertado a los cosmólogos durante más de 10 años, pues es demasiado grande para achacarse simplemente a fallos en las técnicas de medición u observación. (Los megapársecs son distancias colosales, cada uno equivale a 3,26 millones de años luz).
Posibles explicaciones para la tensión de Hubble
Puesto que los nuevos datos del Webb descartan sesgos significativos en las mediciones del Hubble, el equipo de Riess considera que la tensión de Hubble podría deberse a factores desconocidos o lagunas en la comprensión actual de la física que aún están por descubrir. "Los datos del Webb son como mirar el universo en alta definición por primera vez y realmente mejoran la relación señal-ruido de las mediciones", comenta Siyang Li, estudiante de posgrado en Johns Hopkins que participó en el estudio.
Además de analizar estrellas pulsantes llamadas variables Cefeidas, consideradas el estándar de oro para medir distancias cósmicas, el equipo comparó mediciones basadas en estrellas ricas en carbono y las gigantes rojas más brillantes en las mismas galaxias. Todas las galaxias observadas por el Webb junto con sus supernovas arrojaron una constante de Hubble de 72,6 km/s/Mpc, casi idéntica al valor de 72,8 km/s/Mpc encontrado por el Hubble para esos mismos objetos.
Marc Kamionkowski, cosmólogo de Johns Hopkins que ayudó a calcular la constante de Hubble y recientemente contribuyó a desarrollar una posible nueva explicación para la tensión, señala que resolver este enigma podría arrojar luz sobre otras discrepancias con el modelo cosmológico estándar que han surgido en los últimos años. "Una posible explicación de la tensión de Hubble sería que faltara algo en nuestra comprensión del universo primitivo, como un nuevo componente de la materia (la energía oscura primitiva) que le dio al universo un impulso inesperado después del Big Bang", apunta Kamionkowski. "Y hay otras ideas, como las extrañas propiedades de la materia oscura, partículas exóticas, masas electrónicas cambiantes o campos magnéticos primordiales que podrían funcionar. Los teóricos tienen licencia para ser bastante creativos".
