Nuestro modelo del universo todavía está muy roto

Durante los últimos años, cosmólogos y astrónomos se han enfrentado a una gran tensión en nuestra comprensión del cosmos. La tasa de expansión del universo sigue siendo dos números diferentes dependiendo de cómo intentemos medirla. El fondo cósmico de microondas, la primera luz libre en el universo, da un valor. Las mediciones de galaxias que se alejan de nosotros dan otra. Estos fueron tomados por Hubble y una sugerencia fue un posible error en alguna parte. Las observaciones de seguimiento, en cambio, dicen que no.

La combinación de observaciones del Hubble con observaciones del JWST ha fortalecido la medición de la tasa de expansión (también conocida como constante de Hubble) en el universo más local. Y el valor es definitivamente diferente al del universo antiguo. Parece que la culpa no está en nuestras estrellas sino en nuestros modelos.

«Una vez negados los errores de medición, lo que queda es la posibilidad real y emocionante de que hayamos entendido mal el Universo», dijo en un comunicado el autor principal y premio Nobel Adam Riess, físico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

Para medir la distancia de los objetos en el universo, existen algunos métodos. Uno utiliza supernovas de tipo Ia. Estas explosiones siempre tienen aproximadamente la misma luminosidad porque se crean cuando una enana blanca roba suficiente material para colapsar catastróficamente y explotar. Dado que existe un umbral único para ese límite, la luz producida es siempre la misma.

Sabiendo cuán luminosos son y midiendo el brillo que obtenemos aquí (es decir, cuánto se atenuaron) podemos calcular la distancia. Otra clase de objetos para los que funciona este truco son las variables Cefeidas. La astrónoma Henrietta Swan Leavitt se dio cuenta de que su pulsación estaba relacionada con su luminosidad intrínseca, por lo que podemos calcular la distancia de manera similar.

Se espera que las supernovas de tipo Ia ocurran una vez por siglo en una galaxia, por lo que, aunque son brillantes, no son tan comunes. Las variables cefeidas son más comunes, pero una de las preocupaciones con el Hubble era que su luz pudiera confundirse con la de otras estrellas o verse afectada por el polvo.

JWST puede ver a través del polvo y su ojo más agudo puede detectar con precisión la estrella específica sin confusión. Sus observaciones incluyeron cinco galaxias anfitrionas de ocho supernovas de tipo Ia que contienen un total de 1.000 cefeidas, por lo que se utilizaron dos métodos independientes. Las observaciones se extendieron a 130 millones de años luz de nosotros.

Estos datos muestran que los errores en las observaciones de las Cefeidas no contribuyen a la tensión de Hubble. La discrepancia no se debe a malas mediciones. «Ahora hemos abarcado todo el rango de lo que observó el Hubble y podemos descartar un error de medición como la causa de la tensión del Hubble con muy alta confianza», añadió Riess.

La misión Euclid, lanzada el año pasado, y algunos observatorios futuros podrían proporcionar mejores conocimientos sobre la tensión simplemente por el gran volumen de sus observaciones. También pueden ayudarnos a darnos cuenta de cómo es necesario cambiar la comprensión actual del universo, que hasta ahora ha demostrado una capacidad predictiva notable, para dar sentido a lo que vemos ahí fuera.

Un artículo que analiza los resultados se publica en The Astrophysical Journal Letters.