El telescopio James Webb ha proporcionado nuevos datos sobre la aceleración de la expansión del universo, y la tensión de Hubble se mantiene en pie. Es decir, sigue existiendo una discrepancia en función de qué método se utilice para analizar a qué velocidad se expande el cosmos. Sin embargo, sí hay un dato importante…
El telescopio James Webb valida los datos de Hubble aunque sigue la tensión
El ritmo al que se expande el universo es conocido como la constante de Hubble. Es uno de los parámetros fundamentales para entender la evolución (y el destino último) del universo. Sin embargo, hay una discrepancia persistente, llamada tensión de Hubble, que surge en ese valor, al comparar la cifra obtenida en las diferentes mediciones, con el valor predicho a partir de la radiación de fondo de microondas. El telescopio James Webb ha logrado confirmar que las mediciones que tomó el telescopio Hubble en su momento son correctas.
Algo que permite eliminar cualquier duda existente sobre las mediciones del telescopio Hubble. Es más que una simple anécdota. Uno de los objetivos de su construcción fue, precisamente, proporcionar un valor exacto de la aceleración de la expansión del universo. Antes de su lanzamiento, en 1990, las observaciones con telescopios terrestres daban valores con un margen de error demasiado grande. Tanto era así que, en función de los valores estimados, el universo podía tener entre 10 y 20 mil millones de años, eran márgenes muy amplios.
En las últimas tres décadas, Hubble ha logrado reducir ese margen de error a menos de un uno por ciento, respecto a un valor de 13 800 millones de años. Esto se ha logrado al refinar la conocida escalera de distancia cósmica, al medir un tipo de estrella muy importante para estas observaciones: las variables Cefeidas. Sin embargo, el valor de Hubble no encaja con el de otras mediciones que indican que el universo se expandía más rápidamente tras el Big Bang. Estas últimas fueron realizadas por el satélite Planck durante su misión.
El dilema de la aceleración de la expansión del cosmos
La misión de Planck era crear un mapa de la radiación de fondo de microondas, una huella de cómo evolucionó la estructura del universo, al enfriarse tras el Big Bang. La solución más sencilla para este dilema sería, simplemente, decir que las observaciones de Hubble son incorrectas debido a alguna imprecisión en sus mediciones de la distancia a las variables Cefeidas. La llegada del telescopio James Webb ha permitido comprobar si esto era así, al poder comparar los resultados de Hubble. La vista infrarroja de Webb coincide con la vista óptica de Hubble.
Es decir, el telescopio James Webb ha confirmado que las mediciones de Hubble eran correctas. Esto implica, a su vez, que la tensión de Hubble siga en pie. Lo que se observa en el universo en nuestro entorno no encaja con lo visto en sus primeras etapas. Puede que haya algo, en el propio tejido del espacio, que todavía no se ha entendido. ¿Es necesario encontrar nueva física para poder resolverlo? ¿O este resultado es producto de errores de medición entre dos métodos diferentes? Los telescopios James Webb y Hubble han proporcionado una medición clara.
Esto permite reforzar que hay algo, que no son errores en las mediciones, que está influyendo en el ritmo de expansión del universo. Algo que, lejos de ser negativo, es una gran noticia. Para algunos físicos, es una señal de que queda algo muy real e interesante esperando ser descubierto sobre el universo. Las observaciones iniciales de Webb, en 2023, permitieron confirmar que lo medido por Hubble era preciso. La esperanza de algunos científicos era otra. Planteaban que los errores en las mediciones (no vistos hasta ahora) podían manifestarse al mirar más lejos.
La tensión de Hubble parece que seguirá incluso con el telescopio James Webb
Concretamente, pensaban que la acumulación de estrellas podría afectar a las mediciones de brillo de las variables Cefeidas más lejanas. Un equipo de investigadores, llamado SH0ES (por las siglas de Supernova H0 for the Equation of State of Dark Energy) ha obtenido observaciones adicionales, de ese tipo de estrellas, con James Webb. Por lo que podían correlacionar esos datos con los de Hubble. Explican que han logrado observar el mismo conjunto que Hubble, y se puede descartar errores en la medición como explicación de la tensión de Hubble.
Esas observaciones demuestran que Hubble estaba en el camino correcto para establecer la fiabilidad de estas estrellas, que, podríamos decir, son los primeros peldaños de la escalera de distancia cósmica. Sin embargo, hay diferentes métodos para medir distancias en el universo, en función de qué objeto se observe. Cada peldaño de la escalera se apoya en el anterior para la calibración. Algunos astrónomos planteaban que esos peldaños posteriores, al de las Cefeidas, podrían ser poco fiables si las observaciones de esos astros eran imprecisas.
Esas imprecisiones podrían surgir porque la luz de una Cefeida podría mezclarse con la de otra estrella cercana. Este efecto se vuelve mucho más pronunciado con la distancia, porque, naturalmente, las estrellas están mucho más juntas entre sí, desde nuestra perspectiva, y provoca que distinguir unas de otras sea mucho más difícil. En las imágenes pasadas de Hubble, esas variables Cefeidas más lejanas se ven solapadas con otras estrellas vecinas, a medida que se observan galaxias cada vez más alejadas de la Vía Láctea.
Un efecto que Webb no sufre en sus mediciones
Naturalmente, es necesario tener en cuenta ese efecto en las observaciones realizadas por Hubble. Por si no fuera suficiente, el polvo presente entre nosotros y esas estrellas hace que determinar la precisión de esas mediciones, en el espectro visible, sea todavía más complicado. Sin embargo, el telescopio James Webb es capaz de observar a través del polvo y aislar las variables Cefeidas de las estrellas vecinas. Algo que se debe a su visión, mucho más nítida que la de Hubble en el espectro infrarrojo. La combinación de ambos telescopios es muy útil.
Proporciona lo mejor de ambos mundos, según cuentan desde el equipo, porque las mediciones de Hubble se muestran precisas al avanzar en la escalera de distancia cósmica. Las nuevas observaciones del telescopio James Webb incluyen cinco galaxias que han albergado ocho supernovas de tipo Ia y contienen un total de 1000 variables Cefeidas. Incluye la galaxia más lejana en la que se ha logrado medir la distancia a estas estrellas. Se trata de NGC 5468, una galaxia espiral que está a 130 millones de años-luz. En cualquier caso, queda trabajo por delante.
La confirmación de la tensión de Hubble (con James Webb y Hubble) permite que otros observatorios puedan intentar resolver el rompecabezas. Los telescopios Nancy Grace Roman, o el recientemente lanzado Euclid, podrían ayudar. Por ahora, la duda sobre cómo se ha comportado la aceleración de la expansión del universo a lo largo de miles de millones de años, se mantiene en pie. Hay dos mediciones diferentes y puede que, simplemente, no se haya observado cómo se produjo el cambio entre ambos puntos. Veremos qué sucede en el futuro…
Estudio
El estudio es A. Riess, G. Anand, W. Yuan et al.; «JWST Observations Reject Unrecognized Crowding of Cepheid Photometry as an Explanation for the Hubble Tension at 8σ Confidence». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 6 de febrero de 2024. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Agencia Espacial Europea
