El universo está en permanente expansión a un ritmo que se mide con la constante de Hubble, pero no hay acuerdo sobre su valor exacto, un problema que pueden ayudar a solucionar una supernova, una técnica pionera y una teoría que hasta ahora no se había podido aplicar.
La idea y la técnica corresponden a un equipo internacional que aporta nueva información para determinar con mayor precisión la edad del universo y comprender mejor el cosmos.
Los resultados, que se publican en dos estudios en Science y The Astrophysical Journal, indican que con esa nueva forma de medir la constante de Hubble el universo no se expande tan rápido como se pensaba.
New in Science: The time delays between multiple images of Supernova Refsdal, produced by gravitational lensing, provide a new measurement of the Hubble constant, which quantifies the expansion rate of the Universe.
— Science Magazine (@ScienceMagazine) May 11, 2023
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Constante de Hubble
En astronomía, al valor de la aceleración a la que se expande el universo se llama constante de Hubble y se calcula de dos formas.
La primera a partir de observaciones de supernovas cercanas, mientras que la segunda utiliza el fondo cósmico de microondas, que es la radiación que comenzó a fluir libremente por el universo poco después del Big Bang.
Sin embargo, estas dos mediciones difieren en torno a un 10 %, lo que ha provocado un amplio debate entre físicos y astrónomos, pues si ambas son exactas, significa que la teoría actual sobre la composición del universo es incompleta.
Nuevo enfoque de medición
Un equipo encabezado por Patrick Kelly, de la Universidad de Minnesota (EE. UU), y con participación del Instituto de Física de Cantabria (IFCA-CSIC) y la Universidad del País Vasco, usó un enfoque totalmente nuevo para medir la tasa de expansión del universo.
Para ello, se fijaron en una supernova descubierta en 2014 por Kelly y que es la primera de la que se tomaron diversas imágenes en dos momentos separados por un año.
Cinco veces la misma supernova
Según Brad Tucker, astrofísico de la Universidad Nacional de Australia y colega de Kelly, el equipo pudo detectar varias imágenes de la misma supernova en ese momento. Así, en lugar de que el telescopio espacial Hubble viera una sola supernova, el equipo consiguió ver cinco.
Esas imágenes pudieron captarse porque la supernova fue descubierta y observada a través de una lente gravitatoria, un fenómeno que se crea por una concentración de materia muy grande (en este caso un cúmulo de galaxias) que curva el espacio a su alrededor.
Al pasar por esa zona, la luz se curva y actúa como una lente, dando lugar a que la misma supernova apareciera varias veces a través de diferentes caminos para llegar a la Tierra.
Según los científicos, esto es similar a tres trenes que salen de la misma estación al mismo tiempo, pero toman rutas diferentes y llegan a horas distintas.
Supernova Refsdal
Así, haciendo uso de las imágenes de 2014 y 2015, el equipo fue capaz de medir la constante de Hubble utilizando una teoría que fue desarrollada por el astrónomo noruego Sjur Refsdal en 1964, pero que era imposible poner en práctica hasta ahora.
El investigador del IFCA José María Diego fue el encargado de realizar el modelado de uno de los tipos de lente, precisó ese instituto en un comunicado.
El equipo concluyó que el valor de la constante de Hubble es de 66,6 kilómetros por segundo y por megaparsec (unidad de distancia equivalente a unos 3.26 años luz).
Esta medición "favorece" el valor del fondo cósmico de microondas, aunque no se puede excluir el valor de la otra forma de medición, señaló Kelly.
Aunque, estos nuevos cálculos "no zanjan absolutamente el debate" de la constante de Hubble, sí proporcionan más información y sitúan a los físicos más cerca de obtener la medida más precisa de la edad del universo.
Con los mismos datos, el equipo descubrió que algunos modelos actuales sobre la materia oscura en cúmulos de galaxias sirven para explicar sus observaciones de las supernovas, detalla el comunicado del IFCA, centro del CSIC y la Universidad de Cantabria.
Gracias a ellos se pueden determinar modelos más precisos y saber dónde se encuentra la materia oscura dentro de un cúmulo galáctico, una cuestión sin resolver hasta ahora.
Fuente: DW / FEW (EFE, The Conversation, The Astrophysical Journal)