Precisando la constante de Hubble y la edad del universo

Los astrónomos utilizan la llamada constante de Hubble para ofrecer una estimación de la edad del universo. La precisión de esta última depende de la exactitud con la que se haya calculado dicha constante.

Usando las distancias conocidas de 50 galaxias respecto a la Tierra, refinando así el cálculo de la constante de Hubble, un equipo de investigación dirigido por un astrónomo de la Universidad de Oregón estima la edad del universo en unos 12.600 millones de años.

Las aproximaciones para fechar el Big Bang, la “explosión” que dio origen al universo, se basan en las matemáticas y los modelos computacionales, usando estimaciones de distancia de las estrellas más antiguas, el comportamiento de las galaxias y la tasa de expansión del universo. La idea es calcular cuánto tiempo necesitarían todos los objetos para volver al principio.

Un cálculo clave para la datación es la citada constante de Hubble, llamada así por Edwin Hubble, quien calculó por primera vez la tasa de expansión del universo en 1929. Otra técnica reciente utiliza observaciones de la radiación remanente del Big Bang. Levanta un mapa del fondo cósmico de microondas, o CMB, y refleja las condiciones en el universo primitivo según lo establecido por la constante de Hubble.

Sin embargo, los diversos métodos llegan a conclusiones diferentes, dijo James Schombert,  profesor de física de la UO. En un artículo publicado en la revista Astronomical Journal, él y sus colegas revelan un nuevo enfoque que recalibra una herramienta de medición de distancias conocida como relación bariónica Tully-Fisher, independientemente de la constante de Hubble.

Una de las 50 galaxias utilizadas en el trabajo, NGC 4414. (Foto: Ceri Falys)

"El problema de la escala de distancias, como se conoce, es increíblemente difícil porque las distancias a las galaxias son vastas y las señales que permiten medirlas son débiles y difíciles de calibrar", dijo Schombert.

El equipo de Schombert recalculó el método de Tully-Fisher, usando distancias definidas con precisión en un cálculo lineal de las 50 galaxias como guías para medir las distancias de otras 95 galaxias. El universo, señaló, se rige por una serie de patrones matemáticos expresados en ecuaciones. El nuevo enfoque tiene en cuenta con mayor precisión las curvas de masa y de rotación de las galaxias para convertir esas ecuaciones en números como la edad y la tasa de expansión.

El método de su equipo determina la constante del Hubble - la tasa de expansión del universo – en unos 75,1 kilómetros por segundo por megaparsec, con una incertidumbre de 2,3 arriba o abajo. Un megaparsec, una unidad común de medidas relacionadas con el espacio, es igual a un millón de parsecs. Un parsec equivale a alrededor de 3,3 años luz.

Todos los valores de la constante de Hubble inferiores a 70, escribió su equipo, pueden ser descartados con un grado de confianza del 95 por ciento.

Las técnicas de medición utilizadas tradicionalmente en los últimos 50 años, dijo Schombert, han fijado el valor en 75, pero el CMB ofrece una tasa de 67. La técnica del CMB, aunque utiliza diferentes suposiciones y simulaciones por computadora, debería llegar a la misma estimación, dijo.

"El problema es que no lo hace", dijo Schombert. "Esta diferencia está muy por fuera de los errores de observación y produjo una gran cantidad de fricción en la comunidad cosmológica".

Los cálculos realizados a partir de las observaciones del observatorio espacial Wilkinson Microwave Anisotropy Probe de la NASA en 2013 sitúan la edad del universo en 13.770 millones de años, lo que por el momento representa el modelo estándar de la cosmología del Big Bang. Los diferentes valores de la constante de Hubble de las diversas técnicas generalmente estiman la edad del universo entre 12.000 y 14.500 millones de años.

El nuevo estudio, basado en parte en observaciones hechas con el Telescopio Espacial Spitzer, añade un nuevo elemento a la forma en que se pueden establecer los cálculos para alcanzar la constante del Hubble, introduciendo un método puramente empírico, usando observaciones directas, para determinar la distancia a las galaxias, dijo Schombert.

"Nuestro valor resultante está en el lado alto de las diferentes escuelas de cosmología, señalando que nuestra comprensión de la física del universo es incompleta, con la esperanza de que aparezca una nueva física en el futuro", dijo. (Fuente: NCYT Amazings)