Las observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han añadido una nueva capa de entendimiento al enigma de por qué el universo se está expandiendo más rápidamente ahora que hace miles de millones de años.
Conoce como la tensión del Hubble, esta discrepancia en las mediciones de la tasa de expansión del universo ha desconcertado a los científicos durante más de una década.
Los últimos datos confirman la exactitud de las mediciones del Telescopio Espacial Hubble, descartando errores significativos en sus observaciones y sugiriendo que la respuesta está en aspectos inexplorados de la física del universo.
Observaciones y predicciones de la tasa de expansión
La investigación fue dirigida por el premio Nobel Adam Riess de la Universidad 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.
Con dos telescopios insignia de la NASA que ahora se confirman los hallazgos, debemos tomarnos este problema de "tensión de dobles] muy en serio, es un reto, pero también una oportunidad increíble para aprender más sobre nuestro universo.
Riess y su equipo usaron datos del telescopio James Webb para cruzar la medida de Hubble de la constante del Hubble, un valor que describe la tasa de expansión del universo.
El equipo se centró en las distancias a las galaxias que albergaban supernovas que anteriormente habían sido medidas por el Hubble, utilizando tres métodos independientes para confirmar la precisión de los resultados del Hubble.
Los hallazgos mostraron que las mediciones de Webb se alinearon estrechamente con las del Hubble, descartando cualquier inexactitud observacional lo suficientemente grande como para explicar la tensión.
La persistente tensión del Hubble
La constante del Hubble medida a través de observaciones de telescopios de rendimiento consistentemente un valor de 70 a 76 kilómetros por segundo por megaparsec, con una media de 73 km/s/Mpc.
En contraste, el modelo cosmológico estándar predice un valor menor de unos 67-68 km/s/Mpc. Esta diferencia de 5-6 km/s/Mpc tiene cósmólogos desconcertados, ya que es demasiado significativo atribuir a errores de medición simples.
Los datos de Webb son como mirar el universo en alta definición por primera vez y realmente mejoran la señal a ruido de las mediciones, dijo el coautor del estudio Siyang Li, estudiante de posgrado de la Universidad Johns Hopkins.
Las nuevas observaciones cucubron aproximadamente un tercio de la muestra de galaxias completas de Hubble, proporcionando resultados con una diferencia de precisión impresionante de menos del 2% - mucho más pequeña que la discrepancia de tensión del Hubble, que se sitúa en torno al 8-9%.
Medición de la expansión del universo
El estudio empleó tecnología avanzada de JWST para medir las distancias utilizando las variables Cepheid, un método estándar de oro para medir las distancias cósmicas. Los expertos también incorporaron mediciones de estrellas ricas en carbono y de los gigantes rojos más brillantes.
Las observaciones combinadas de estas galaxias y sus supernovas produjeron una constante del Hubble de 72.6 km/s/Mpc, coincidiando estrechamente con el hallacedo previo de los Hubbles de 72,8 km/s/Mpc para las mismas galaxias.
Estos hallazgos confirman además que es poco probable que la tensión del Hubble provenzá de fallas en las técnicas de medición. En cambio, la discrepancia insina nuevos factores desconocidos que influyen en el comportamiento del universo.
Como señalaron los investigadores, esto podría indicar lagunas en la comprensión actual de la física fundamental.
Posibles explicaciones de la tensión del Hubble
Marc Kamionkowski, cosmólogo de Johns Hopkins que no estuvo involucrado en el estudio, especuló sobre lo que podría explicar la tensión del Hubble.
Una posible explicación para la tensión del Hubble sería si faltara algo en nuestra comprensión del universo primos, como un nuevo componente de la materia, la energía oscura temprana que le dio al universo una patada inesperada después del Big Bang, dijo Kamionkowski.
También sugirió otras posibilidades, incluyendo las propiedades de la materia oscura, partículas exóticas, la masa de electrones cambiantes o campos magnéticos primordiales que pueden hacer el truco.
Aunque el modelo estándar de cosmología ha explicado con éxito muchos aspectos del universo, incluyendo el fondo cósmico de microondas y la evolución de las galaxias, no tiene plenamente en cuenta la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura. Estos misteriosos componentes constituyen aproximadamente el 96% del universo y impulsan su expansión acelerada.
La estructura y la historia del universo
La constante del Hubble puede no tener implicaciones prácticas para la vida cotidiana en la Tierra, pero juega un papel vital en el mapeo de la estructura y la historia del universo. Ayuda a los cosmólogos a trazar el estado del universo 13-14 mil millones de años después del Big Bang y refinar modelos de su comportamiento a gran escala.
Resolver la tensión del Hubble podría desbloquear nuevas ideas sobre otras inconsistencias en el modelo cosmológico estándar que han salido a la luz en los últimos años.
Riess y su equipo enfatizaban la importancia de este desafío, señalando que la investigación continua podría producir descubrimientos innovadores sobre el cosmos.
Los datos de Webb están proporcionando una claridad sin precedentes, y a medida que profundizamos, tenemos la oportunidad de revelar verdades fundamentales sobre el universo. La tensión del Hubble no es sólo un problema para resolver una puerta a una comprensión más profunda, concluyó Riess.
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