Nueva perspectiva sobre la tasa de expansión del universo

En la astronomía, hay dos mediciones precisas de la expansión del universo, conocida también como la «constante de Hubble». Una se calcula a partir de las observaciones próximas de las supernovas (las enormes explosiones que se producen al finalizar el ciclo de vida de algunas estrellas) y la segunda emplea el «fondo cósmico de microondas» o la radiación que comenzó a fluir libremente por el universo poco después del Big Bang. Pero estas dos mediciones difieren en un 10% aproximadamente, lo que ha suscitado un amplio debate entre los físicos y los astrónomos. Si ambas mediciones son precisas, ello significa que la teoría actual que sostienen los científicos sobre la composición del universo es incompleta.

Un equipo internacional del que forman parte Tom Broadhurst, profesor de investigación Ikerbasque de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y asociado del DIPC (Donostia International Physics Center), y Patrick L. Kelly, del Instituto de Astrofísica de Minnesota, dependiente de la Universidad de Minnesota en Estados Unidos, ha realizado un nuevo cálculo de la constante de Hubble analizando la luz de múltiples apariciones de una supernova.

«Si las nuevas mediciones independientes confirman esta discrepancia entre ambas mediciones de la constante de Hubble, ello haría tambalear nuestros conocimientos y comprensión sobre el cosmos», señala Kelly, autor principal del estudio. «La gran pregunta es si hay un posible problema con una o ambas mediciones. Nuestra investigación aborda esto midiendo de manera independiente y completamente diferente la tasa de expansión del universo».

El equipo ha calculado esta tasa de expansión utilizando datos de la supernova Refsdal, el primer ejemplo de supernova observada con una imagen multiplicada, es decir, el telescopio capturó cuatro imágenes diferentes (en puntos distintos del cielo) del mismo evento cósmico. Tras el descubrimiento inicial, equipos de todo el mundo predijeron que la supernova reaparecería en una nueva posición en 2015 y el equipo de la Universidad de Minnesota detectó esta imagen adicional. Estas imágenes múltiples aparecieron porque la luz de la supernova fue distorsionada por la lente gravitacional de un cúmulo de galaxias, un fenómeno por el cual la masa del cúmulo dobla y aumenta la luz. Empleando los retardos entre las apariciones de las imágenes de 2014 y 2015, los investigadores han podido medir la constante de Hubble aplicando una teoría desarrollada en 1964 por el astrónomo noruego Sjur Refsdal y que previamente no se había podido poner en práctica.

Aquí puede observarse la imagen, obtenida desde el Hubble, de una galaxia espiral azul distorsionada en múltiples imágenes por la lente gravitacional de un cúmulo de galaxias en primer plano (galaxias naranjas) donde las cuatro flechas debajo del punto hacia las ubicaciones de una supernova fueron captadas explotando (puntos amarillos). El equipo predijo que más tarde aparecería una imagen repetida de esta supernova en la ubicación marcada con un «?», la cual encontraron posteriormente. El tiempo transcurrido para la aparición de esta imagen proporciona una nueva medición de la tasa de expansión del universo (Imagen: NASA)

La nueva medición de la constante de Hubble coincide más con la del fondo cósmico de microondas «y confirma nuestra tesis de que la tasa de expansión del universo se ve dominada por la presión exterior de la energía oscura y se compensa con la autogravedad de la materia oscura, de tal manera que actualmente se está acelerando la expansión del universo», concluye Tom Broadhurst.

La investigación está dividida en dos estudios, publicados en las revistas académicas Science y The Astrophysical Journal. (Fuente: UPV/EHU)