El ritmo actual al que se expande el Universo, conocido como constante de Hubble, es uno de los parámetros fundamentales para comprender la evolución y el destino final del cosmos. Sin embargo, persiste una diferencia entre el valor de la constante medida con diversos métodos independientes y esto realmente es un problema, uno importante, y se le ha llamado la tensión de Hubble.
Así comenzó el debate
Haciendo un poco de historia, recordemos que una de las justificaciones científicas para construir el Telescopio Hubble fue utilizar su poder de observación para encontrar un valor más preciso de la tasa de expansión del Universo.
Antes de su lanzamiento en 1990, las observaciones desde telescopios terrestres arrojaban enormes incertidumbres. Dependiendo de los valores deducidos para la tasa de expansión, el Universo podría tener entre 10 y 20 mil millones de años. Pero en las últimas tres décadas, el Hubble ha mejorado la precisión en menos del uno por ciento, llegando a un valor de 13,800 millones de años.
Esto se ha logrado refinando la llamada «escalera de distancias cósmicas» que nos permite ir midiendo distancias poco a poco, a partir de fenómenos bien conocidos: el paralaje, estrellas pulsantes, supernovas, etc.
Sin embargo, el valor calculado con las observaciones del Hubble no concuerda con otras mediciones independientes que implican que el Universo se estaba expandiendo más rápido después del Big Bang.
Estas otras observaciones fueron realizadas mediante el mapeo de la radiación cósmica de fondo de microondas con el satélite Planck y haciendo uso de un modelo de cómo evolucionaría la estructura del Universo que contiene materia ordinaria, materia oscura y energía oscura.
¿Es el Telescopio Hubble el problema?
Una de las soluciones que parecían más obvias y sencillas al dilema era decir que tal vez las observaciones del Hubble eran algo erróneas, que había cierta inexactitud en las mediciones y en los criterios de las observaciones.
Y entonces llegó el Telescopio James Webb, que permitió hacer mejores observaciones y verificar los resultados de su compañero espacial. En septiembre de 2023, las imágenes infrarrojas del Webb de un tipo de estrellas llamadas Cefeidas, cuya luz es usada para medir distancias, coincidieron con los datos del Hubble. Así, el Webb confirmó que el ojo agudo de su antecesor estuvo en lo cierto desde sus anteriores observaciones, borrando cualquier duda persistente sobre sus mediciones.
La conclusión es que la llamada Tensión de Hubble entre lo que sucede en el Universo cercano y la expansión del Universo temprano, sigue siendo un enigma.
Y ¿dónde podría estar la solución? ¿Requerimos de una nueva física o es resultado de errores de medición entre los dos métodos utilizados? ¿Puede que haya algo entretejido en el espacio-tiempo que aún no entendemos?
Amontonamiento
Las posibilidades de cometer errores son varias: deficientes mediciones de la distancia Tierra-Sol que llevaría a una mala estimación por el método de paralaje, luego esto infectaría la estimación de distancia a las estrellas pulsantes, luego a las distancias de las supernovas y al final a los datos de las galaxias más lejanas.
Pero una de las mayores verificaciones cruzadas hechas con el Webb desde 2022 ha sido para aliviar la tensión en esos «errores invisibles».
En particular, el apiñamiento o amontonamiento estelar podría afectar las mediciones del brillo de estrellas más distantes de forma sistemática. Es decir, cuando los astrónomos estudian Cefeidas más distantes hay la duda de si esos cambios de luz, fundamentales para medir distancias, podrían o no ser consecuencia del solapamiento de varias estrellas.
Dicho de otra manera, ¿habría la posibilidad de que la luz de una Cefeida pudiera «sumarse» con la de una estrella adyacente y generar un efecto que podría volverse más pronunciado con la distancia, a medida que las estrellas se amontonan en el cielo y se vuelven más difíciles de distinguir unas de otras?
Bueno, era una posibilidad que el Webb podía dirimir. Y lo hizo.
Buena noticia, mala noticia
Hace muy poco, a inicios de 2024, un equipo de astrónomos liderado por Adam Riess, físico de la Universidad Johns Hopkins y Premio Nobel por co-descubrir la expansión acelerada del Universo, obtuvo observaciones adicionales con el Webb para refinar los resultados.
Los nuevos datos e imágenes incluyen cinco galaxias anfitrionas de ocho supernovas del Tipo Ia, que contienen un total de 1,000 Cefeidas, y llegan a la galaxia más lejana donde las Cefeidas han sido bien medidas: NGC 5468, a una distancia de 130 millones de años luz.
Los resultados confirmaron que la tensión de Hubble es real. Las observaciones hechas con el Hubble y el Webb son correctas, y esto deja el camino allanado para que otros observatorios como el Telescopio Espacial Nancy Roman de la NASA, próximo a lanzarse y la misión Euclid de la ESA, confirmen si las diferencias en el valor de H0 son reales o no, o cómo se pueden reconciliar.
En agosto de 2024, un grupo de astrónomos liderados por Wendy Freedman publicaron una medición de la constante de Hubble utilizando datos del Telescopio Webb usando tres tipos diferentes de candelas estándar: estrellas gigantes rojas, estrellas gigantes asintóticas y las tradicionales estrellas variables cefeidas.
Las distancias con los dos primeros métodos concordaron entre sí dentro del 1%, mientras que las distancias medidas con las Cefeidas son un poco más cortas, lo que resulta en valores de la constante de Hubble calculados de 69.85 ± 2.33; 67.96 ± 2.65 y 72.05 ± 3.62 km/s/Mpc, respectivamente. Si bien aún no es concluyente, esto sugiere la posibilidad de que los valores de H0 más bajos puedan ser correctos y que las mediciones más altas podrían deberse a algún error sistemático desconocido en la medición de las estrellas variables Cefeidas.
Como dijimos al inicio, estamos ante un verdadero problema científico, uno de los gordos, uno de esos que podría revelarnos cosas completamente nuevas y diferentes a las que sabemos, o creemos saber, hoy en día.
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