Estudio: los valores contradictorios de la constante de Hubble no se deben a un error de medición

Los astrónomos han realizado nuevas mediciones del planeta. El Hubble está arregladoEs una medida de la rapidez con la que se expande el universo, combinando datos del Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb. Sus resultados confirmaron la precisión de mediciones anteriores del Hubble del valor de la constante, según sus resultados. artículo reciente Fue publicado en The Astrophysical Journal Letters, lo que tuvo como consecuencia una discrepancia de larga data en los valores obtenidos mediante varios métodos de observación conocidos como el «tensor de Hubble».

Hubo un tiempo en el que los científicos pensaban que el universo era estático, pero eso cambió con la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Alexander Friedmann publicó un conjunto de ecuaciones que mostraban que el universo podría efectivamente estar expandiéndose en 1922, y Georges Lemaitre más tarde hizo una derivación independiente para llegar a la misma conclusión. Edwin Hubble confirmó esta expansión con datos de observación en 1929. Antes de eso, Einstein había estado intentando modificar la relatividad general añadiendo una constante cosmológica para obtener un universo fijo a partir de su teoría; Después del descubrimiento del Hubble, La leyenda diceSe refirió a este esfuerzo como su mayor error.

Como se mencionó anteriormente, la constante de Hubble es una medida de la expansión del universo expresada en unidades de kilómetros por segundo por megaparsec. Por tanto, cada segundo, cada millón de pársecs del universo se expande una determinada cantidad de kilómetros. Otra forma de pensar en esto es en términos de un objeto relativamente estacionario a un millón de pársecs de distancia: cada segundo, se aleja una cantidad de kilómetros más.

¿Cuantos kilometros? Ese es el problema aquí. Hay tres formas que los científicos utilizan para medir la constante de Hubble: observar objetos cercanos para ver qué tan rápido se mueven, ondas gravitacionales producidas por la colisión de agujeros negros o estrellas de neutrones, y medir pequeñas aberraciones en el resplandor del Big Bang conocido como el cósmico. fondo de microondas (CMB). Sin embargo, diferentes enfoques han encontrado valores diferentes. Por ejemplo, el seguimiento de supernovas distantes produjo un valor de 73 kilómetros por segundo Mpc, mientras que las mediciones de radiación CMB utilizando el satélite Planck produjeron un valor de 67 kilómetros por segundo Mpc.

El año pasado, los investigadores realizaron una tercera medición independiente de la expansión del universo siguiendo el comportamiento de una supernova con lente gravitacional, donde la distorsión en el espacio-tiempo causada por un objeto masivo actúa como una lente para magnificar un objeto de fondo. Los mejores ajustes entre estos modelos terminaron justo por debajo de la constante de Hubble derivada del CMB, con la diferencia dentro del error estadístico. Los valores más cercanos a los derivados de otras mediciones de supernovas se ajustaban significativamente mejor a los datos. Este método es nuevo y presenta una gran incertidumbre, pero proporcionó un medio independiente para llegar a la constante de Hubble.

«Lo medimos utilizando información del fondo cósmico de microondas y obtuvimos un valor único», escribió el editor de Ars Science, John Timmer. «Lo medimos utilizando la distancia aparente de los objetos en el universo actual y obtuvimos un valor que difería en aproximadamente un 10 por ciento. Por lo que cualquiera puede decir, no hay nada malo en ninguna de las mediciones y no hay una manera clara de medirlo. » Haz que estén de acuerdo». Una hipótesis es que el universo primitivo experimentó brevemente una especie de «patada» de gravedad repulsiva (similar a la idea de energía oscura) que luego se detuvo y desapareció misteriosamente. Pero sigue siendo una hipótesis especulativa, aunque interesante. , idea para físicos.

Esta última medida depende de Confirmado el año pasado Según los datos de Webb, las mediciones del Hubble sobre la tasa de expansión fueron precisas, al menos para los primeros peldaños de la escala de distancias cósmicas. Pero todavía existe la posibilidad de errores aún no detectados que podrían profundizar más (y, por tanto, retroceder en el tiempo) en el universo, especialmente para medir el brillo de estrellas distantes.

Entonces, un nuevo equipo realizó observaciones adicionales de estrellas variables Cefeidas (un total de 1.000 estrellas en cinco galaxias anfitrionas a hasta 130 millones de años luz de distancia) y las vinculó con los datos del Hubble. El telescopio Webb es capaz de ver más allá del polvo interestelar que ha hecho que las imágenes de esas estrellas tomadas por el Hubble sean más borrosas y superpuestas, por lo que los astrónomos pueden distinguir fácilmente entre estrellas individuales.

Los resultados también confirmaron la exactitud de los datos del Hubble. «Ahora hemos cubierto todo el alcance de lo que observó el Hubble y podemos descartar un error de medición como causa de la inquietud del Hubble con un nivel de confianza muy alto». dijo el coautor y líder del equipo Adam Rees, físico de la Universidad Johns Hopkins. «La combinación de Webb y Hubble nos brinda lo mejor de ambos mundos. Descubrimos que las mediciones del Hubble siguen siendo confiables a medida que avanzamos en la escala de distancias cósmicas. Una vez eliminados los errores de medición, lo que queda es la posibilidad real y emocionante de que hayamos entendido mal el universo. «

The Astrophysical Journal Letters, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (Acerca de las identificaciones digitales).