La constante de Hubble es, desde hace años, una señal de que el modelo cosmológico estándar está incompleto. La aceleración de la expansión del universo da diferentes valores según cómo se haga la medición. Ahora, un grupo de investigadores ha utilizado un nuevo método… y el dilema continúa.
La constante de Hubble puede ser una pista hacia más conocimiento
Sabemos que el universo se expande. Además, esa expansión está en aceleración. Al valor de esa aceleración se le llama constante de Hubble, y determinarlo ha sido una fuente de quebraderos de cabeza desde hace años. Es algo que apunta a que quizá el modelo cosmológico estándar no esté completo. La aceleración de la expansión del universo es producto de la energía oscura. Se tiene una buena idea de cuál es su efecto, aunque no se ha podido estudiar en profundidad. Esa aceleración, en teoría, debería ser uniforme con cualquier método.
Es decir, independientemente de qué técnica se utilice para medir la aceleración de la expansión del unvierso (o la constante de Hubble, dicho en otras palabras), el valor siempre debería ser el mismo. Lógicamente, puede haber un pequeño margen de error, porque ninguna técnica es completamente precisa. Pero es que, en este caso, nos encontramos ante valores sensiblemente diferentes, en función de si analizamos la aceleración a través de la radiación de fondo de microondas, o si lo hacemos recurriendo a supernovas en galaxias cercanas.
Ahora, un nuevo estudio ha servido para ahondar todavía más en el problema, porque aporta otro valor, si bien es similar al obtenido al analizar la constante de Hubble a través de supernovas. Hay que recordar que el modelo cosmológico estándar también es conocido como el modelo Lambda-CDM (cold dark matter, materia oscura fría en inglés). Lambda hace referencia a la constante cosmológica de Albert Einstein, en la teoría de la relatividad. También se la denomina, como en este caso, constante de Hubble, y es parte esencial del modelo.
La importancia de la aceleración de la expansión del universo
Porque, en el modelo cosmológico estándar, la expansión del universo es una propiedad del espacio y el tiempo. El valor de la constante de Hubble indica cuál es esa aceleración. Si todo es correcto, el valor de la constante debería ser el mismo independientemente de la técnica que se utilice. Pero siempre se han obtenido dos valores muy bien diferenciados. El primer método es el que utilizó Edwin Hubble. Comparó la distancia de una galaxia según sus supernovas (o estrellas variables) en comparación a su desplazamiento al rojo.
Ese desplazamiento indica el movimiento relativo de la galaxia en relación a nosotros. El valor, al utilizar esta técnica, es de entre 71 y 75 km/s/Mpc. Mpc es megapársec, 3,26 millones de años-luz. La otra técnica se centra en la radiación de fondo de microondas, la luz más antigua del universo. Su temperatura no es completamente uniforme, hay pequeñas fluctuaciones. Al analizar en qué escala abundan esas fluctuaciones, es posible determinar a qué ritmo se expande el universo. En este caso, el valor de la constante es de 67-68 km/s/Mpc.
Ambos resultados están en contradicción. Son demasiado distantes como para poder achacarlos a imprecisión en las técnicas. Es decir, el margen de error no es suficiente para justificarlo. Con el paso del tiempo, se han empleado otros métodos, intentando encontrar otros valores para dar con esa cifra única de la constante de Hubble. Por ejemplo, analizando la acumulación de galaxias a gran escala. Al recurrir a este método, se obtiene una cifra que encaja con el método de las supernovas. Ahora, otro estudio ha vuelto a avivar el debate…
La constante de Hubble a través de máseres
Un grupo de investigadores ha utilizado una técnica diferente para medir la constante de Hubble. Se han fijado en la luz de máseres astronómicos. Un máser es una emisión estimulada de luz de microondas. Es decir, es como un láser, pero con luz en la franja de microondas en lugar de luz visible. Los máseres emiten luz muy coherente y monocromática, lo que permite realizar mediciones muy precisas del desplazamiento al rojo. Es decir, de cuánto se ha desplazado la luz original hacia el rojo, por efecto de la expansión del universo.
Los máseres astronómicos se producen por agua orbitando agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. Así, se puede obtener el desplazamiento al rojo. Además, también se obtiene la distancia a la galaxia. El agua se encuentra en el disco de acreción del agujero negro. De tal modo que parte de ese disco orbita hacia nosotros, y el otro lado se aleja de nuestra perspectiva. Esto permite ver un desplazamiento al rojo (al alejarse) y al azul (al acercarse) a ambos lados del agujero negro. Eso permite medir el tamaño aparente del disco de acreción.
Si se tiene en cuenta su velocidad orbital, se obtiene el tamaño real. Al comparar ambos, se obtiene la distancia al agujero negro y, por tanto, a la galaxia. Con este método, se obtiene una cifra que también es muy similar a la del método de las supernovas: 72-77 km/s/Mpc. Algo inesperado porque provoca que el valor de la constante de Hubble según la radiación de fondo de microondas quede aun más lejos del resto de valores. Es decir, hay algo que no termina de encajar. Y, lo peor de todo (o mejor, según se quiera ver), es que no parece que este misterio se vaya a resolver pronto…
Estudio
El estudio es D. Pesce, J. Braatz, M. Reid et al.; «The Megamaser Cosmology Project. XIII. Combined Hubble Constant Constraints». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 26 de febrero de 2020. Puede consultarse en arXiv.
Referencias: Universe Today
