¿Se está expandiendo el universo más rápido de lo que pensaban los científicos?

Basado en numerosas observaciones de estrellas yde las galaxias, los científicos comenzaron a notar que el universo se está dispersando más rápido de lo que muestran los modelos más precisos del cosmos. La evidencia de esto se ha acumulado a lo largo de los años, con el resultado de que algunos científicos han llamado a este proceso una crisis inminente en la cosmología. Los últimos datos que un grupo de investigadores logró recopilar utilizando el telescopio espacial Hubble sugieren que no puede haber ningún error, el universo realmente se está dispersando más rápido. El rompecabezas se llama "estrés de Hubble" en honor al astrónomo Edwin Hubble. En 1929, notó que cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido se aleja. Sin embargo, no todos los científicos están de acuerdo con estos hallazgos y aún sostienen que la "tensión del Hubble" es solo un artefacto. Pero, ¿cuáles son los pros y los contras?

Las últimas investigaciones muestran que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado

El contenido

• 1 ¿Qué es el voltaje de Hubble y cómo se calculó la tasa de expansión del universo?
• 2 microondas espaciales y escalera remota
• 3 Contabilización de errores y variaciones en la medición de la tasa de expansión del Universo
• 4 ¿Es el voltaje del Hubble un error de cálculo?
• 5 Una explosión de energía oscura y un universo rejuvenecido.

¿Cuál es el voltaje de Hubble y cómo se calculó la tasa de expansión del universo?

Los investigadores intentaron medir la velocidad actualexpansión del Universo de dos formas principales: midiendo las distancias a las estrellas cercanas y mapeando el tenue resplandor relacionado con el Universo joven. El estudio también reveló algunos ingredientes cósmicos clave, como la energía oscura, una fuerza misteriosa que se cree que impulsa la expansión acelerada del universo.

Estos dos métodos muestran resultados diferentes.en relación con la tasa actual de expansión del Universo. La discrepancia es de aproximadamente el 8 por ciento. Esta diferencia puede parecer insignificante, pero si realmente existe, entonces el universo comenzó a expandirse más rápido que al comienzo de su existencia.

La mayoría de los datos que utilizan los científicos en sus cálculos, obtenidos del telescopio Hubble

Varios estudios publicados por TheAstrophysical Journal, ciertos tipos de estrellas y explosiones estelares se utilizan para medir la distancia entre nosotros y las galaxias cercanas. El conjunto de datos incluye observaciones de 42 explosiones estelares diferentes, más del doble de la escala de análisis anteriores de este tipo. Según los resultados, la inconsistencia entre su nuevo análisis y las mediciones del cosmos temprano ha alcanzado cinco sigma, un umbral estadístico utilizado en la física de partículas para confirmar la existencia de nuevas partículas.

Hornos de microondas espaciales y escalera remota

Una forma de obtener una constante de Hubble(la tasa de expansión del universo) se basa en el fondo cósmico de microondas (CMB), un tenue resplandor que se formó cuando el universo tenía solo 380.000 años. Telescopios como el Observatorio Planck de la Agencia Espacial Europea han medido el CMB, proporcionando una instantánea detallada de cómo se distribuían la materia y la energía en el universo temprano, así como la física que los controlaba.

Usando un modelo que con asombroso éxitoAl predecir muchas propiedades del universo, conocido como modelo Lambda de materia fría y oscura, los cosmólogos pueden calcular matemáticamente la evolución del universo joven y predecir cuál debería ser la constante de Hubble de hoy. Según este método, el universo debería expandirse a una velocidad de aproximadamente 67,36 kilómetros por segundo por megaparsec.

Un megaparsec equivale a 3,26 millones de años luz.

Los científicos utilizan datos de estrellas y galaxias para calcular la constante de Hubble

Otros equipos miden la constante de Hubble mirandoal universo “local”, es decir, estrellas y galaxias más modernas que están relativamente cerca de nosotros. Esta versión del cálculo requiere dos tipos de datos: qué tan rápido se aleja la galaxia de nosotros y qué tan lejos está esta galaxia. Este método requiere que los astrónomos desarrollen una llamada escalera de distancia espacial.

La escalera de distancias cósmicas del nuevoEl estudio, compilado por el grupo de investigación SHoES, comienza midiendo las distancias entre nosotros y ciertos tipos de estrellas, llamadas variables cefeidas. Para expandir la escalera aún más, los astrónomos agregaron peldaños basados ​​en explosiones estelares llamadas supernovas de Tipo 1a.

Estudiar las galaxias en las que se encuentran ambosCefeidas y supernovas de tipo 1a, los astrónomos pueden establecer una relación entre el brillo de las supernovas y la distancia a ellas. Debido a que las supernovas de tipo 1a son mucho más brillantes que las cefeidas, se pueden ver a distancias mucho mayores, lo que permite a los astrónomos extender sus mediciones a galaxias más profundas en el espacio.

Puede haber errores en los cálculos de la constante de Hubble, ya que es difícil obtener información precisa sobre las supernovas y otros objetos espaciales que se encuentran a gran distancia de la Tierra.

Contabilización de errores y variaciones en la medición de la tasa de expansión del Universo.

El problema de calcular la constante de Hubble eses que es extremadamente difícil medir con precisión los datos de todas las estrellas y supernovas. Técnicamente hablando, no todas las cefeidas y supernovas de tipo 1a tienen el mismo aspecto. Algunos de ellos pueden tener diferentes composiciones, diferentes colores o diferentes tipos de galaxias anfitrionas. Los astrónomos han pasado muchos años averiguando cómo explicar toda esta variabilidad. Sin embargo, es extremadamente difícil decir con certeza que un error no se ha infiltrado en una dimensión u otra.

Para resolver estos problemas, investigueUn grupo llamado Pantheon + ha analizado exhaustivamente más de 1.700 observaciones de supernovas de Tipo 1a recopiladas desde 1981. El análisis incluyó una cuantificación de todas las incertidumbres y fuentes de sesgo conocidas.

La constante de Hubble, obtenida teniendo en cuenta posibles errores, confirmó la aceleración de la expansión del Universo

Después de una validación cruzada exhaustivaPara los factores que podrían afectar las observaciones de Cefeidas, el equipo dio la estimación más precisa para la constante de Hubble a 73.04 kilómetros por segundo por megaparsec, más o menos 1.04. Esto es aproximadamente un 8 por ciento más alto que el valor derivado de las mediciones de CMB por el Observatorio Planck.

El equipo también ha hecho todo lo posible paraprobar las ideas de científicos externos sobre por qué su estimación de la constante de Hubble es más alta que la de Planck. En total, los investigadores analizaron 67 análisis, muchos de los cuales exacerbaron el rompecabezas de la tensión del Hubble.

¿Es el voltaje del Hubble un error de cálculo?

Wendy Friedman, científica de la Universidad de Chicagotrabajó en una estimación que no se basa en estrellas pulsantes. En cambio, usó un grupo específico de estrellas gigantes rojas que actúan como bombillas de potencia conocida. Según estos objetos alternativos con brillo interno conocido, la constante de Hubble fue de 69,8 km / s por megaparsec.

La científica Wendy Friedman calculó de forma independiente la constante de Hubble utilizando fuentes "fiables"

A pesar del meticuloso trabajo del equipo, Friedmandice que los errores no detectados aún pueden afectar el análisis, posiblemente creando una tensión ilusoria. Algunas fuentes de incertidumbre son inevitables, dijo. Solo hay tres galaxias lo suficientemente cercanas a la Vía Láctea como para que podamos medir distancias directamente.

Los equipos Pantheon + y SH0ES han estudiado cuidadosamentelos resultados de Friedman y otros investigadores. Según su trabajo, la inclusión de estrellas adicionales, que utilizó Friedman, reduce ligeramente la estimación de la constante de Hubble, pero no alivia la tensión. Y si la tensión del Hubble realmente refleja nuestra realidad física, como argumentan los científicos, entonces para explicarla, probablemente será necesario agregar otro elemento a nuestra lista de componentes fundamentales del universo.

Una explosión de energía oscura y un universo rejuvenecido.

Según una teoría, después de unos 50 milaños después del Big Bang, hubo un breve estallido de energía oscura. En principio, una breve ráfaga de energía oscura adicional podría alterar la tasa de expansión del universo primitivo lo suficiente como para crear una tensión de Hubble sin violar el modelo estándar de cosmología.

El telescopio James Webb probablemente ayudará a obtener información más precisa sobre la tasa de expansión del Universo.

Pero, según los cosmólogos, la edad del universocaerá de los 13.800 millones de años actuales a unos 13.000 millones de años. En este punto, no hay evidencia clara de energía oscura temprana. Aunque todavía quedan algunas pistas. En septiembre, el Telescopio Cosmológico de Atacama, una institución en Chile que mide el fondo cósmico de microondas, dijo que el modelo que incluía la energía oscura temprana coincidía con sus datos mejor que el modelo cosmológico estándar. Es cierto que existe una teoría según la cual la materia oscura, por el contrario, ralentizó la expansión del universo.

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Obviamente, para resolver el voltaje de HubbleSe requerirán observaciones adicionales y más precisas. Quizás el punto final de la disputa sobre la tasa de expansión del universo lo ponga el telescopio James Webb, que verificará las mediciones realizadas anteriormente por el telescopio Hubble.