viernes, 27 de enero de 2017

El Universo se está expandiendo más rápido de lo que creíamos

Midiendo la forma en que la luz se curva alrededor de galaxias distantes, un grupo de astrónomos ha verificado resultados anteriores de que nuestro Universo no sólo está creciendo, sino que se está expandiendo a un ritmo mucho más rápido de lo que se
pensaba.


El único problema es que estos nuevos cálculos no coinciden con las estimaciones hechas por observaciones anteriores, lo que sugiere que o bien algo está mal en nuestras mediciones, o ahora estamos mirando los efectos de una nueva física más allá del Modelo Estándar.

Se sabe desde hace mucho:

Hemos sabido por casi un siglo que el Universo está creciendo - desde que el astrónomo belga Georges Lemaître calculó el estiramiento de las ondas de luz de galaxias distantes, esto significó que el espacio se expandía lejos de nosotros en todas las direcciones.


Sin embargo, nueve décadas después, todavía no estamos exactamente seguros de qué causa que el espacio se extienda en la forma en que lo hace. Y parece que esta expansión se está acelerando.

El trabajo realizado por el Premio Nobel Brian Schmidt con Nicholas B. Suntzeff en la década de 1990, contribuyó a un modelo que sugiere que la expansión del Universo no se ralentiza, sino que se acelera.


La pregunta persistente ahora es: ¿Qué tan rápida es la expansión del Universo?

Esta tasa de aumento de la expansión es descrita por la constante de Hubble:

"La constante de Hubble es crucial para la astronomía moderna, ya que puede ayudar a confirmar o refutar si nuestra imagen del Universo - compuesta de energía oscura, materia oscura y materia normal - es realmente correcta, o si nos falta algo fundamental", dijo el Investigador principal Sherry Suyu del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania.

Algo no cuadra:


Pero hay un problema con la constante de Hubble - los físicos no pueden estar de acuerdo en un número.

Un estudio de 2016 basado en datos del Telescopio Espacial Hubble a finales del año, produjo una de las estimaciones más precisas de la constante de Hubble hasta la fecha, pero no concordó con las observaciones del telescopio Planck, que mide la radiación cósmica del Universo.

Esto significa que nuestra física actual no podría explicar cómo el Universo podría estar expandiéndose tan rápido como el telescopio Hubble lo había indicado.

Sin una forma de alinear estos números, los físicos no estaban seguros de que realmente entienden cómo funciona el Universo.

Al momento del descubrimiento de Hubble el año pasado, el premio Nobel Adam Riess explicó: "Uno empieza por los dos extremos, y espera encontrarse en el medio si todos tus dibujos y medidas son correctas. Pero ahora los extremos no se encuentran tan en el medio y queremos saber por qué".

Para tratar de averiguar de una vez por todas lo que está pasando, Sherry Suyu y sus colegas han utilizado una técnica un poco diferente para medir la constante de Hubble.

Cómo tomaron las nuevas medidas:

En lugar de medir la luz directamente, un grupo de astrónomos de la colaboración H0LiCOW (sigla para las lentes H0 en el cosmograma de Wellspring [H0 Lenses in COSMOGRAIL's Wellspring]) han utilizado la forma en que la luz se curva alrededor de los pozos de gravedad de cinco galaxias distantes para medir la rapidez con que se expanden de nosotros.

Las galaxias fueron elegidas por sus posiciones entre nosotros y los más distantes cuásares - regiones super brillantes del espacio en el corazón de otras galaxias.

Gracias a la forma en que la gravedad deforma el espacio - como una bola de bolos sobre un colchón, la luz de los cuásares se dobló en una curva alrededor de las galaxias, en un fenómeno llamado lente gravitacional.

Dado que las galaxias no son perfectamente redondas, esto se presentó a los astrónomos con múltiples imágenes de cada cuásar distante.

Cada imagen era una instantánea de luz, que tomó un camino ligeramente diferente alrededor de la galaxia. A medida que el brillo del cuásar cambiaba, los astrónomos podían usar las múltiples imágenes para calcular la constante de Hubble - que es lo rápido que las galaxias se alejaban de nosotros.

"Nuestro método es la forma más sencilla y directa de medir la constante de Hubble, ya que sólo utiliza la geometría y la relatividad general, no hay otros supuestos", explica Frédéric Courbin, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza.

Resultados:

Utilizando estas nuevas observaciones, el equipo pudo actualizar la estimación constante de Hubble a 71,9 ± 2,7 kilómetros por segundo por megapársec (44,6 ± 1,7 millas por segundo por megapársec). Un megapársec es de alrededor de 3,3 millones de años luz.

Esta estimación es muy similar a la estimación del telescopio Hubble realizada el año pasado. Y gracias a las nuevas mediciones precisas, el equipo pudo calcular que esta cifra era exacta al 3,8 por ciento.

Pero a pesar de lo seguro que es la figura, todavía no coincide con el número predicho por el telescopio Planck, el cual mira la radiación que sobró del Big Bang.

Esos datos sugieren que la tasa de expansión es más lenta. El año pasado, la estimación del telescopio Planck para la constante de Hubble fue de 67,8 ± 0,9 kilómetros por segundo por megapársec (42,1 ± 0,5 millas por segundo por megapársec).

¿qué significa eso?

Podría ser una de varias cosas - las suposiciones hechas al calcular la constante de Hubble con los datos de Planck podrían estar equivocadas. O podríamos simplemente ver una fluctuación estadística.

O más intrigante, la discrepancia podría ser el resultado de la nueva física que todavía estamos por descubrir, que afecta la forma en que el Universo está creciendo.

"La tasa de expansión del Universo está empezando a medirse de diferentes maneras, con una precisión tan alta que las discrepancias reales pueden apuntar hacia una nueva física más allá de nuestro conocimiento actual del Universo", dijo Sherry Suyu.

El equipo ahora planea reducir el margen de error realizando las mismas mediciones en hasta 100 cuásares, para ver si su constante de Hubble permanece constante.

"Si todavía ves algo cuando las barras de error se reducen, tal vez sea una nueva física, más allá del Modelo Estándar de cosmología", dijo Chris Fassnacht, miembro del equipo de la Universidad de California en Davis.

Esta investigación será publicada en una serie de artículos en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica esta semana. Pero usted puede leer los documentos en línea aquí, aquí, y aquí.

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