El desafío a la teoría del universo se reaviva en una nueva publicación

El universo está experimentando una expansión acelerada. La llamada constante de Hubble indica la tasa de esa expansión, y los astrónomos tienen algunas formas de medirla. Pero hay un problema importante. Los principales métodos difieren profundamente entre sí. Esta es la saga de la tensión del Hubble, que desafía todo lo que sabemos (y algunas de las cosas que no sabemos) sobre el universo.

Los dos enfoques principales para calcular la tasa de expansión son los siguientes. Se puede medir el fondo cósmico de microondas (CMB), la primera luz que se liberó en el universo, aproximadamente 400.000 años después del Big Bang. Alternativamente, puedes medir las distancias de muchas galaxias y qué tan rápido parecen alejarse de nosotros debido al espacio intermedio que se expande.

El primer método da un valor de 67,4 kilómetros por segundo por megaparsec. Esta unidad de medida puede parecer un poco extraña al principio. Significa que si dos galaxias están separadas por 1 megaparsec (3,26 millones de años luz), la expansión del universo hace que parezca que se alejan una de la otra a una velocidad de 67,4 kilómetros (41,9 millas) por segundo. En cambio, utilizando el método de distancia de galaxias, el valor es 72,8 kilómetros por segundo por megaparsec. Las incertidumbres sobre cada valor son pequeñas y no se superponen.

El [JWST] Las mediciones dan los mismos resultados que el telescopio Hubble para los mismos objetos, por lo que refuerza el argumento a favor de la tensión.

Profesor Adam Riess

El Telescopio Espacial Hubble fue la fuente de la saga de tensiones del Hubble; sus observaciones han sido una parte crucial del desafío. Los astrónomos han estado utilizando su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb (JWST), para confirmar o desmentir estos datos.

El equipo, dirigido por el premio Nobel Adam Riess, utilizó la muestra más grande de datos del JWST para estimar mejor la constante de Hubble y, una vez más, descubrió que la tensión persiste. Los datos del JWST, aunque con mayor incertidumbre, encontraron que la tasa de expansión era de 72,6 kilómetros por segundo por megaparsec.

«El [JWST] Las mediciones dan los mismos resultados que el telescopio Hubble para los mismos objetos, por lo que refuerza el argumento a favor de la tensión porque descarta que la tensión haya sido causada por un error en las mediciones del telescopio Hubble», dijo el profesor Riess, de la Universidad John Hopkins. IFLSiencia.

A principios de este año, el trabajo realizado por la profesora Wendy Freedman, de la Universidad de Chicago, y su equipo utilizó una muestra de datos del JWST para estimar la tasa de expansión y encontró un valor entre los datos del Hubble y el CMB. Esto no fue visto como el final de la discusión, pero dio cierta esperanza de que tal vez las soluciones estuvieran realmente en el medio.

En nuestra entrevista con Freedman, ella afirmó que se necesitaban más observaciones del JWST para obtener más datos; Este nuevo trabajo incorpora los datos de Freedman y otras observaciones. Es perfectamente posible que muestras pequeñas de objetos similares o superpuestos encuentren valores centrales diferentes y grandes incertidumbres. Esto se conoce como varianza muestral.

«Aquí hay una analogía útil: estás tratando de medir la velocidad del tráfico en una autopista. Usas un radar para medir varios autos y obtener un promedio. Alguien más usa un radar diferente. Cuando miden los mismos autos, obtienen el mismo promedio. Eso es lo que ha pasado con [JWST] y Hubble y confirma a Hubble», dijo el profesor Riess a IFLScience.

«Sin embargo, si midieran la velocidad de un conjunto diferente de autos y ambas muestras fueran pequeñas, es posible que se vieran diferencias. La respuesta es medir una muestra más grande (para reducir la varianza de la muestra) o comparar los mismos autos (manzanas con manzanas). ) para verificar las armas de radar.»

Los datos del JWST por sí solos tienen grandes incertidumbres, y si bien el acuerdo con los datos del Hubble fortalece el caso, será necesario recopilar más datos de galaxias aún más distantes para fortalecer la afirmación. Pocos otros métodos han podido apoyar a uno u otro bando. Es posible que uno o ambos enfoques no estimen su incertidumbre correctamente y la respuesta esté en el medio. O podría ser que nuestra teoría del universo deba modificarse. ¿La culpa está en nuestras estrellas o en nosotros mismos?

“La discrepancia entre la tasa de expansión observada del universo y las predicciones del modelo estándar sugiere que nuestra comprensión del universo puede ser incompleta. Ahora que dos telescopios insignia de la NASA confirman mutuamente sus hallazgos, debemos tomar esto [Hubble tension] «El problema es muy serio: es un desafío, pero también una oportunidad increíble para aprender más sobre nuestro universo», explicó el profesor Riess en un comunicado.

El estudio se publica en The Astrophysical Journal.