Las observaciones del Hubble de la NASA y del telescopio Gaia de la ESA han proporcionado a los investigadores las mediciones más precisas hasta la fecha de la tasa de expansión del universo. Los científicos midieron las distancias entre las galaxias cercanas utilizando estrellas llamadas variables Cefeidas, que tienen un patrón de brillo estandarizado.

Crédito: A. Felid (STScL) / NASA / ESA

La tasa de expansión de nuestro universo se vuelve cada vez más extraña. Los nuevos datos continúan mostrando una discrepancia en la velocidad con la que el universo se expande en reinos cercanos y ubicaciones más distantes.

Los investigadores del estudio dijeron que esta “tensión” podría significar que necesitamos revisar nuestra comprensión de la física que estructura el universo, que podría incluir elementos exóticos como la materia oscura y la energía oscura.

Las nuevas mediciones del Telescopio Espacial Hubble y el telescopio espacial Gaia  juntas mostraron que la tasa de expansión cercana es de 73.5 kilómetros (45.6 millas) por segundo por megaparsec. Esto significa que por cada 3,3 millones de años luz una galaxia está más lejos de la Tierra, parece moverse 73,5 kilómetros por segundo más rápido.

Pero el universo de fondo más distante, de acuerdo con las mediciones previas del telescopio Planck , se mueve un poco más lento a 67 kilómetros (41.6 millas) por segundo por megaparsec.

De hecho, la discrepancia entre las dos mediciones se hace cada vez más amplia a medida que los investigadores perfeccionan su trabajo. Los nuevos datos muestran una brecha más amplia entre las mediciones que es aproximadamente cuatro veces el tamaño de su incertidumbre combinada, un valor que refleja su nivel de confianza en los resultados, dijeron los miembros del equipo en un comunicado .

“En este punto, claramente no es simplemente un gran error en una sola medida”, dijo el autor principal Adam Riess, miembro sénior del equipo científico del Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, que administra las operaciones de Hubble. declaración.

“Es como si hubieras predicho qué tan alto se convertiría un niño en una tabla de crecimiento, y luego encontraste al adulto que superó con creces la predicción. Estamos muy perplejos”, agregó Riess, que también es profesor de astronomía y física en Johns. Universidad de Hopkins en Baltimore.

El universo se está expandiendo y acelerando en su expansión a medida que crece, por razones que no se comprenden bien. Algunos científicos sugieren que esto se debe a las contribuciones de la materia oscura y la energía oscura , que son formas misteriosas de materia y energía que son visibles solo a través de su influencia sobre otros objetos. Otros sugieren que puede haber un tipo de partícula subatómica no descubierta responsable de la expansión, según el comunicado.

Hubble y Gaia realizaron sus mediciones al examinar las variables Cefeidas , un tipo de estrella que se ilumina y atenúa en un patrón predecible. El patrón permite a los científicos saber qué tan lejos están de nosotros estas estrellas. Los datos se utilizan luego para medir la tasa de expansión del universo, que también se denomina constante de Hubble . Esa constante también se usa para estimar la edad del universo, lo que la convierte en una ecuación fundamental para los astrónomos.

Planck, sin embargo, se centró en lo que el universo solía parecer unos 360,000 años después del Big Bang que formó nuestro universo (que sucedió hace unos 13,8 mil millones de años). Los ecos del Big Bang forman una firma de microondas en todo el cielo que se llama fondo de microondas cósmico . Planck mide el tamaño de las ondas, que muestra información como la cantidad de materia oscura, la cantidad de materia normal y la trayectoria de la expansión del universo.

“Estas mediciones, que todavía se están evaluando, permiten a los científicos predecir cómo es probable que el universo primitivo se haya convertido en la tasa de expansión que podemos medir hoy”, dijeron representantes de STScI en el comunicado. “Sin embargo, esas predicciones no parecen coincidir con las nuevas mediciones de nuestro universo contemporáneo cercano”.

Riess y los miembros de su equipo han estado perfeccionando sus mediciones de la tasa de expansión del universo desde 2005, bajo una iniciativa conocida como Supernova H 0 para la Ecuación de Estado (SHOES). Las últimas mediciones tienen una incertidumbre de solo 2.2 por ciento, en gran parte debido a la adición de datos de Gaia, un telescopio más nuevo que puede mapear los movimientos de las estrellas con alta precisión.

La contribución de Gaia fue medir la distancia a 50 variables Cefeidas en la Vía Láctea, mientras que Hubble midió el brillo de las Cefeidas. Los esfuerzos combinados de los dos telescopios permitieron a los astrónomos “calibrar con mayor precisión las Cefeidas y luego usar esas [cefeidas] vistas fuera de la Vía Láctea como marcadores de avanzada”, dijo STScI.

La colaboración tiene como objetivo reducir la incertidumbre constante de Hubble al 1 por ciento en la década de 2020, pero en cuanto a los nuevos resultados, un estudio basado en ellos se publicó el 12 de julio en el Astrophysical Journal