Un físico descubre que el universo se expande demasiado deprisa para la teoría: "nuestro modelo de cosmología podría estar roto"

Un equipo de investigación liderado por Dan Scolnic, físico teórico de la Universidad de Duke, ha publicado en The Astrophysical Journal Letters unos resultados que respaldan aún más la idea de que el universo se está expandiendo más rápido de lo que predijeron los modelos teóricos y de lo que puede explicarse con nuestra comprensión actual de la física. Esta discrepancia entre el modelo y los datos se conoce como la tensión de Hubble.

"La tensión ahora se convierte en una crisis", afirmó Scolnic. Determinar la tasa de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble, ha sido una importante búsqueda científica desde que Edwin Hubble descubriera en 1929 que el universo se estaba expandiendo. Scolnic compara este esfuerzo con el intento de construir la tabla de crecimiento del universo: conocemos su tamaño en el Big Bang, pero ¿cómo llegó al tamaño actual? El problema radica en que las piezas no encajan. "Esto significa, hasta cierto punto, que nuestro modelo de cosmología podría estar roto", señaló Scolnic.

Para medir el universo se requiere una escalera cósmica, una sucesión de métodos utilizados para medir las distancias a los objetos celestes, donde cada "peldaño" se basa en el anterior para la calibración. El equipo de Scolnic utilizó una escalera creada por otro equipo usando datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que observa más de 100.000 galaxias cada noche. Scolnic se percató de que esta escalera podría anclarse más cerca de la Tierra con una distancia más precisa al cúmulo de Coma, uno de los cúmulos de galaxias más cercanos a nosotros.

Para obtener una distancia precisa al cúmulo de Coma, el equipo utilizó las curvas de luz de 12 supernovas de tipo Ia dentro del cúmulo, que tienen una luminosidad predecible que se correlaciona con su distancia. Llegaron a una distancia de aproximadamente 320 millones de años luz, casi en el centro del rango de distancias reportadas a lo largo de 40 años de estudios previos.

Calibrando la escala de distancias cósmicas

Utilizando esta medición de alta precisión como primer peldaño, el equipo calibró el resto de la escala de distancias cósmicas. Obtuvieron un valor para la constante de Hubble de 76,5 kilómetros por segundo por megaparsec, lo que significa que el universo local se está expandiendo 76,5 kilómetros por segundo más rápido cada 3,26 millones de años luz.

Este valor coincide con las mediciones existentes de la tasa de expansión del universo local. Sin embargo, entra en conflicto con las mediciones de la constante de Hubble utilizando predicciones del universo distante. En otras palabras: coincide con la tasa de expansión del universo medida recientemente por otros equipos, pero no como lo predice nuestra comprensión actual de la física.

¿Fallan las mediciones o los modelos?

Los nuevos resultados del equipo de Scolnic respaldan la idea emergente de que la raíz de la tensión de Hubble se encuentra en los modelos. "Durante la última década, aproximadamente, ha habido muchos nuevos análisis por parte de la comunidad para ver si los resultados originales de mi equipo eran correctos", explicó Scolnic, cuya investigación ha desafiado constantemente la constante de Hubble predicha utilizando el modelo estándar de física. "En última instancia, aunque estemos intercambiando tantas piezas, todos obtenemos un número muy similar. Por lo tanto, para mí, esta es la mejor confirmación que jamás haya recibido".

"Estamos en un punto en el que estamos presionando muy duro contra los modelos que hemos estado utilizando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden", concluyó Scolnic. Estos hallazgos sugieren que nuestra comprensión actual de la cosmología podría requerir una revisión significativa para explicar la rápida expansión del universo observada.