Sabemos muchas cosas sobre nuestro universo, pero los astrónomos aún están debatiendo exactamente cuán rápido se está expandiendo. De hecho, en las últimas dos décadas, dos métodos principales para medir este número—conocido como la “constante de Hubble”—han dado respuestas diferentes, lo que ha llevado a algunos a preguntarse si algo faltaba en nuestro modelo de cómo funciona el universo.
Pero nuevas mediciones del Telescopio Espacial James Webb parecen sugerir que puede no haber un conflicto, también conocido como la ‘tensión de Hubble’, después de todo.
En un artículo enviado al Astrophysical Journal, la cosmóloga de la Universidad de Chicago Wendy Freedman y sus colegas analizaron nuevos datos tomados por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Midieron la distancia a diez galaxias cercanas y midieron un nuevo valor para la tasa a la que el universo se está expandiendo en el presente.
Su medición, unos 70 kilómetros por segundo por megaparsec, se superpone con el otro método principal para la constante de Hubble.
Basándonos en estos nuevos datos del JWST y utilizando tres métodos independientes, no encontramos evidencia sólida de una tensión de Hubble, dijo Freedman, una astrónoma de renombre y Profesora Universitaria John y Marion Sullivan en Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago. Por el contrario, parece que nuestro modelo cosmológico estándar para explicar la evolución del universo se está manteniendo.
¿Tensión de Hubble?
Sabemos desde 1929 que el universo se está expandiendo con el tiempo, cuando Edwin Hubble hizo mediciones de estrellas que indicaban que las galaxias más distantes se estaban alejando de la Tierra más rápido que las galaxias cercanas. Pero ha sido sorprendentemente difícil precisar el número exacto de cuán rápido se está expandiendo el universo en el momento actual.
Este número, conocido como la constante de Hubble, es esencial para entender la historia del universo. Es una parte clave de nuestro modelo de cómo el universo está evolucionando con el tiempo.
Confirmar la realidad de la tensión de la constante de Hubble tendría consecuencias significativas tanto para la física fundamental como para la cosmología moderna, explicó Freedman.
Dada la importancia y también la dificultad de hacer estas mediciones, los científicos las prueban con diferentes métodos para asegurarse de que sean lo más precisas posible.
Un enfoque principal implica estudiar la luz remanente del Big Bang, conocida como el fondo cósmico de microondas. La mejor estimación actual de la constante de Hubble con este método, que es muy precisa, es 67.4 kilómetros por segundo por megaparsec.
El segundo método principal, en el que Freedman se especializa, es medir la expansión de las galaxias en nuestro vecindario cósmico local directamente, utilizando estrellas cuya luminosidad es conocida. Al igual que las luces de los autos parecen más tenues cuando están lejos, a distancias cada vez mayores, las estrellas parecen más tenues. Medir las distancias y la velocidad a la que las galaxias se están alejando de nosotros nos dice entonces cuán rápido se está expandiendo el universo.
En el pasado, las mediciones con este método devolvieron un número más alto para la constante de Hubble—más cercano a 74 kilómetros por segundo por megaparsec.
Esta diferencia es lo suficientemente grande como para que algunos científicos especulen que podría faltar algo significativo en nuestro modelo estándar de la evolución del universo. Por ejemplo, dado que un método observa los primeros días del universo y el otro observa la época actual, quizás algo grande cambió en el universo con el tiempo. Esta aparente discrepancia ha llegado a conocerse como la tensión de Hubble.
El Telescopio Espacial James Webb o JWST, ofrece a la humanidad una nueva herramienta poderosa para ver profundamente en el espacio. Lanzado en 2021, el sucesor del Telescopio Hubble ha capturado imágenes sorprendentemente nítidas, revelado nuevos aspectos de mundos lejanos, y recopilado datos sin precedentes, abriendo nuevas ventanas al universo.
Freedman y sus colegas utilizaron el telescopio para hacer mediciones de diez galaxias cercanas que proporcionan una base para la medición de la tasa de expansión del universo.
Para verificar sus resultados, utilizaron tres métodos independientes. El primero utiliza un tipo de estrella conocido como estrella variable Cefeida, que varía de manera predecible en su luminosidad con el tiempo. El segundo método se conoce como la “Punta de la Rama de la Gigante Roja”, y utiliza el hecho de que las estrellas de baja masa alcanzan un límite superior fijo en sus luminosidades. El tercero, y más reciente, método emplea un tipo de estrella llamada estrellas de carbono, que tienen colores y luminosidades consistentes en el espectro de luz cercano al infrarrojo. El nuevo análisis es el primero en usar los tres métodos simultáneamente, dentro de las mismas galaxias.
En cada caso, los valores estaban dentro del margen de error para el valor dado por el método del fondo cósmico de microondas de 67.4 kilómetros por segundo por megaparsec.
Obtener una buena concordancia de tres tipos completamente diferentes de estrellas, para nosotros, es un fuerte indicador de que estamos en el camino correcto, dijo Freedman.
Las futuras observaciones con el JWST serán críticas para confirmar o refutar la tensión de Hubble y evaluar las implicaciones para la cosmología, dijo el coautor del estudio Barry Madore de la Institución Carnegie para la Ciencia y profesor visitante en la Universidad de Chicago.
FUENTES
Wendy L. Freedman, Barry F. Madore, et al., Status Report on the Chicago-Carnegie Hubble Program (CCHP): Three Independent Astrophysical Determinations of the Hubble Constant Using the James Webb Space Telescope. doi.org/10.48550/arXiv.2408.06153
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