La expansión del universo no es tan sencilla de medir como podría parecer. Desde hace algún tiempo, dos maneras diferentes de medirla han dado valores ligeramente distintos. Un grupo de investigadores cree que quizá no se deba a un error…

La problemática de la expansión del universo

Como quizá sepas, el universo se expande desde su nacimiento. Esa expansión, además, acelera con el paso del tiempo. Es posible medir cuál es la velocidad de la expansión del universo de dos formas diferentes. Por un lado, tenemos el sistema local, por llamarlo de alguna manera. Consiste en analizar un tipo de estrella muy particular, las variables Cefeidas, en galaxias cerca de la Vía Láctea. Son estrellas con un comportamiento variable muy regular. Así que, conociendo sus características, se pueden estimar las distancias a las que están.

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La estrella RS Puppis es una variable Cefeida. Crédito: NASA / Hubble

Porque, a grandes rasgos, si sabemos cuál es el brillo máximo de una variable Cefeida, basta con observar qué brillo alcanza y compararlo con cuál debería ser el máximo para obtener la distancia a la que está. De esa manera, es posible determinar otros factores, como el movimiento de la galaxia en la que se encuentre. Pero no es el único sistema. En distancias mucho mayores, se utiliza un tipo muy particular de supernova, las supernovas de tipo Ia. Al igual que sucede con las variables Cefeidas, este tipo de explosiones tienen un brillo máximo.

La ventaja de las supernovas, sin embargo, es que permiten medir distancias mucho más grandes. Así, con ambas herramientas, podemos realizar la misma medición en dos momentos muy diferentes del universo. Con las variables Cefeidas, podemos medir la expansión del universo tal y como la observamos en nuestro entorno local (millones de años-luz de distancia alrededor nuestro). Con las supernovas de tipo Ia, se puede medir la expansión del universo tal y como se observaba en una época mucho más lejana del cosmos…

Determinando la constante de Hubble

En ambos casos, lo que obtenemos es una medida, una aceleración, expresada en kilómetros por segundo por megapársec. Es decir, a qué velocidad se expande el universo, en kilómetros por segundo, por cada 3,26 millones de años-luz que nos alejamos (1 pársec son 3,26 años-luz, y el prefijo mega indica millones). Este valor es conocido como la constante de Hubble y, curiosamente, tiene dos valores diferentes, cada uno relacionado con el sistema que se utilice. Siempre ha existido una discrepancia entre ambos valores.

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Concepto artístico del satélite Planck. Crédito: ESA – AOES Medialab

Ahora, un grupo de investigadores ha realizado una nueva medición, apoyándose en las variables Cefeidas, para determinar cuál es el valor de la constante de Hubble. La cifra que han obtenido es de 74,03 km/s/Mpc (kilómetros por segundo por megapársec). Es muy superior a la que el satélite Planck obtuvo analizando la radiación de fondo de microondas. En esa observación, centrada en la juventud del cosmos, el valor de la constante de Hubble es de 67,4 km/s/Mpc. Además, los investigadores han determinado que no es casualidad.

Porque han reducido esa posibilidad de 1 entre 3 000 a 1 entre 100 000. ¿Cómo deberíamos interpretar esto? Como dicen los investigadores, tiene que indicar que estamos observando dos cosas diferentes. No parece lógico suponer que simplemente los dos experimentos dan valores diferentes por casualidad. Al menos no con esa probabilidad. Es muy intrigante porque apunta a un camino nuevo. Si dos experimentos tan diferentes, para obtener un mismo valor, dan un resultado diferente, es que entonces debe faltar algo que no conocemos.

La expansión del universo y nuestra comprensión del cosmos

Es posible que nuestro modelo cosmológico esté incompleto. Es decir, que nos falte algo que nos permita conectar dos épocas tan diferentes del universo. Si es así, podría significar abrir la puerta hacia una rama nueva de la física. Hacia algo que por ahora no conocemos. ¿Qué podría ser? Lo cierto es que es imposible saberlo. Pero es llamativo que la aceleración de la expansión del universo sea, en la actualidad, un 10% más rápida de lo que dice ese mismo valor cuando lo observamos en la juventud del universo. En realidad, es interesante.

La expansión del universo es más rápida de lo esperado
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Esta región de la Gran Nube de Magallanes es una zona de formación de estrellas. Crédito: European Space Agency (ESA/Hubble)

Porque quiere decir que nuestro modelo está incompleto. Algo que, en la actualidad, algunos físicos temen que no sea así. Es posible, por extraño que pueda parecer, que nuestra comprensión de la física esté más o menos completa. Al menos a grandes rasgos. Es decir, que una teoría del todo no sea posible porque, simplemente, no haya alguna de esas condiciones necesarias que permitan aunar todas las fuerzas fundamentales en una sola. Porque, aunque se está buscando, de momento no hay ningún resultado que recoger.

Sin embargo, no deberíamos esperar resultados inmediatos. La discrepancia entre la aceleración de la expansión del universo, al observar nuestro entorno cercano y el lejano, no es nueva. Desde hace décadas se sabe de su existencia. La novedad es que, ahora, parece que ya no se puede pensar en la posibilidad de que, simplemente, tengamos un margen de error lo suficientemente grande como para que, en realidad, el valor sí sea el mismo en los dos sitios. No parece ser así y no parece que sea una simple casualidad. Hará falta más ciencia…

Estudio

El estudio es A. Riess, S. Casertano, W. Yuan et al.; «Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of theHubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 25 de abril de 2019. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Space