& # 039; Después de todo, puede que no haya un conflicto & # 039; en el debate del universo en expansión

Nuestro universo se está expandiendo, pero nuestras dos formas principales de medir qué tan rápido está sucediendo esta expansión han dado como resultado diferentes respuestas. Durante la última década, los astrofísicos se han dividido gradualmente en dos campos: uno que cree que la diferencia es significativa y otro que piensa que podría deberse a errores de medición.
Si resulta que los errores están causando el desajuste, eso confirmaría nuestro modelo básico de cómo funciona el universo. La otra posibilidad presenta un hilo que, cuando se tira, sugeriría que se necesita algo de física nueva fundamental que falta para volver a unirlo. Durante varios años, cada nueva evidencia de los telescopios ha ido cambiando el argumento de un lado a otro, dando lugar a lo que se ha llamado la "tensión de Hubble".
Wendy Freedman, una reconocida astrónoma y profesora de astronomía y astrofísica de la Universidad John y Marion Sullivan en la Universidad de Chicago, realizó algunas de las mediciones originales de la tasa de expansión del universo que dieron como resultado un valor más alto de la constante de Hubble. Pero en un nuevo artículo de revisión aceptado en Astrophysical Journal, Freedman ofrece una descripción general de las observaciones más recientes. Su conclusión: las últimas observaciones están comenzando a cerrar la brecha.
Es decir, puede que no haya un conflicto después de todo, y nuestro modelo estándar del universo no necesita ser modificado significativamente.
La velocidad a la que se expande el universo se llama constante de Hubble, en honor al alumno de UChicago Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917, a quien se le atribuye el descubrimiento de la expansión del universo en 1929. Los científicos quieren precisar esta velocidad precisamente, porque la constante de Hubble está ligada a la edad del universo y cómo evolucionó con el tiempo.
Una arruga sustancial surgió en la última década cuando los resultados de los dos métodos de medición principales comenzaron a divergir. Pero los científicos todavía están debatiendo la importancia del desajuste.

Una forma de medir la constante de Hubble es observar la luz muy tenue que quedó del Big Bang, llamada fondo cósmico de microondas. Esto se ha hecho tanto en el espacio como en tierra con instalaciones como el Telescopio del Polo Sur dirigido por UChicago. Los científicos pueden incorporar estas observaciones en su "modelo estándar" del universo temprano y ejecutarlo en el tiempo para predecir cuál debería ser la constante de Hubble en la actualidad; obtienen una respuesta de 67,4 kilómetros por segundo por megaparsec.
El otro método consiste en observar las estrellas y galaxias del universo cercano y medir sus distancias y la rapidez con que se alejan de nosotros. Freedman ha sido un destacado experto en este método durante muchas décadas; en 2001, su equipo realizó una de las mediciones más importantes utilizando el Telescopio Espacial Hubble para obtener imágenes de estrellas llamadas Cefeidas. El valor que encontraron fue 72. Freedman ha continuado midiendo Cefeidas en los años posteriores, revisando más datos de telescopios cada vez; sin embargo, en 2019, ella y sus colegas publicaron una respuesta basada en un método completamente diferente usando estrellas llamadas gigantes rojas. La idea era cotejar las cefeidas con un método independiente.
Las gigantes rojas son estrellas muy grandes y luminosas que siempre alcanzan el mismo brillo máximo antes de desvanecerse rápidamente. Si los científicos pueden medir con precisión el brillo máximo real o intrínseco de las gigantes rojas, entonces pueden medir las distancias a sus galaxias anfitrionas, una parte esencial pero difícil de la ecuación. La pregunta clave es qué tan precisas son esas mediciones.
La primera versión de este cálculo en 2019 utilizó una sola galaxia muy cercana para calibrar la luminosidad de las estrellas gigantes rojas. Durante los últimos dos años, Freedman y sus colaboradores han calculado los números de varias galaxias y poblaciones de estrellas diferentes. "Ahora hay cuatro formas independientes de calibrar las luminosidades del gigante rojo, y están de acuerdo con un 1% de diferencia entre sí", dijo Freedman. "Eso nos indica que esta es una forma realmente buena de medir la distancia".
"Tenía muchas ganas de observar detenidamente tanto a las Cefeidas como a las gigantes rojas. Conozco bien sus fortalezas y debilidades", dijo Freedman. "He llegado a la conclusión de que no necesitamos una nueva física fundamental para explicar las diferencias en las tasas de expansión local y distante. Los nuevos datos de la gigante roja muestran que son consistentes".
Taylor Hoyt, estudiante graduado de la Universidad de Chicago, que ha estado midiendo las estrellas gigantes rojas en las galaxias ancla, agregó: "Seguimos midiendo y probando las estrellas ramificadas gigantes rojas de diferentes maneras, y siguen superando nuestras expectativas".

El valor de la constante de Hubble que el equipo de Freedman obtiene de las gigantes rojas es 69,8 km / s / Mpc, prácticamente el mismo valor que se deriva del experimento de fondo de microondas cósmico. "No se requiere nueva física", dijo Freedman.
Los cálculos que utilizan estrellas Cefeidas todavía dan números más altos, pero según el análisis de Freedman, la diferencia puede no ser preocupante. "Las estrellas Cefeidas siempre han sido un poco más ruidosas y un poco más complicadas de comprender por completo; son estrellas jóvenes en las regiones activas de formación estelar de las galaxias, y eso significa que existe la posibilidad de que se desprendan cosas como el polvo o la contaminación de otras estrellas. tus medidas ", explicó.
En su opinión, el conflicto se puede resolver con mejores datos.
El próximo año, cuando se espera que se lance el telescopio espacial James Webb, los científicos comenzarán a recopilar esas nuevas observaciones. Freedman y sus colaboradores ya han obtenido tiempo en el telescopio para un programa importante para realizar más mediciones de estrellas cefeidas y gigantes rojas. "Webb nos dará una mayor sensibilidad y resolución, y los datos mejorarán muy, muy pronto", dijo.
Pero mientras tanto, quería echar un vistazo de cerca a los datos existentes, y lo que encontró fue que gran parte de ellos realmente concuerda.
"Esa es la forma en que procede la ciencia", dijo Freedman. "Patea las llantas para ver si algo se desinfla, y hasta ahora, ninguna llanta pinchada".
Algunos científicos que han estado alentando un desajuste fundamental podrían sentirse decepcionados. Pero para Freedman, cualquier respuesta es emocionante.
"Todavía hay espacio para la nueva física, pero incluso si no lo hay, mostraría que el modelo estándar que tenemos es básicamente correcto, lo que también es una conclusión profunda a la que llegar", dijo. "Eso es lo interesante de la ciencia: no sabemos las respuestas de antemano. Estamos aprendiendo sobre la marcha. Es un momento realmente emocionante para estar en el campo".

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