Récord de precisión al medir la expansión local del universo

Unos astrónomos han conseguido efectuar la medición directa más precisa hasta la fecha del ritmo actual de expansión del universo.

El logro es obra de la Colaboración H0DN (H0 Distance Network), un extenso grupo internacional de expertos.

El equipo informa de un valor de la constante de Hubble de H₀ = 73,50 ± 0,81 km s⁻¹ Mpc⁻¹, que corresponde a una precisión ligeramente superior al 1 por ciento.

El estudio es el resultado de un amplio esfuerzo comunitario iniciado en el taller «What's under the H0od? Towards Consensus on the local value of the Hubble Constant», que tuvo lugar en la sede del Instituto Internacional de Ciencias Espaciales (ISSI), en la ciudad suiza de Berna, en marzo de 2025.

Una red, no un único camino

Durante cerca de un siglo, los astrónomos han confiado en la llamada escala de distancias para medir la constante de Hubble (H₀), calibrando objetos cósmicos a distancias cada vez mayores mediante una secuencia de pasos interconectados. Pese a su gran éxito, este enfoque puede permitir que las incertidumbres se propaguen a lo largo de un único camino de medida dominante.

La colaboración H0DN adoptó una estrategia distinta: optó por una red local de distancias. Así pues, sustituyó la escala única por un marco matemático que conecta simultáneamente muchos indicadores de distancia. La red enlaza sondas de distancia independientes y solapadas (incluyendo estrellas variables cefeidas, la punta de la rama de las gigantes rojas (TRGB), estrellas variables Mira, megamáseres, supernovas de tipo Ia y II, fluctuaciones de brillo superficial, la relación de Tully-Fisher y el plano fundamental) en un único análisis coherente.

Puesto que la red tiene en cuenta explícitamente las correlaciones e incertidumbres compartidas mediante una ponderación completa de la covariancia, permite probar de forma transparente, por primera vez, la coherencia interna de todo el sistema.

«Este enfoque desplaza el foco de la defensa de métodos individuales hacia la comprensión de cómo encaja todo el ecosistema de medidas de distancia», afirma Licia Verde, miembro de la colaboración H0DN y directora científica del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB).

Panorámica lejana de galaxias del universo. (Foto: NASA / ESA / R. Ellis (Caltech) / Ultra Deep Field 2012 Team)

Un resultado robusto, transparente e impulsado por la comunidad

Participaron en el taller del ISSI casi cuarenta expertos en medidas de distancia y cosmología, representantes de una amplia gama de instituciones y enfoques metodológicos. Además, se conectaron en remoto colaboradores adicionales. Antes de hacer cálculos, los participantes votaron el conjunto de indicadores de distancia de primer nivel, los estándares de oro para definir una solución de referencia y también variantes predefinidas para probar la robustez.

El análisis de la red revela los siguientes resultados: los indicadores de distancia independientes son mutuamente consistentes dentro de sus incertidumbres declaradas y no presentan valores atípicos; ningún método o indicador único domina el resultado final, y eliminar o sustituir componentes clave (como cefeidas, TRGB o supernovas de tipo Ia) solo produce cambios menores en el valor inferido de H₀.

Para fomentar el escrutinio y la reutilización, la colaboración publica un software y productos de datos de código abierto, que permiten a cualquiera reproducir el análisis, explorar supuestos alternativos o incorporar futuras medidas a medida que haya disponibles datos nuevos.

La tensión de Hubble en contexto

La nueva medida local sigue mostrando un desacuerdo significativo con los valores inferidos a partir de observaciones del universo temprano, como el fondo cósmico de microondas (CMB) y las oscilaciones acústicas de bariones (BAO), cuando se interpretan dentro del modelo cosmológico estándar (ΛCDM). Esta discrepancia respalda que la tensión de Hubble es real y no una falsa percepción. La tensión de Hubble, uno de los mayores enigmas de la cosmología, consiste en que el ritmo actual de expansión del universo es más rápido de lo que los astrónomos esperan que sea, basándose en lo que se sabe de las condiciones iniciales del universo y de la evolución de este.

Investigadores del ICCUB, entre ellos Licia Verde y Héctor Gil Marín (ICCUB), han aportado a la colaboración una amplia experiencia en cosmología, cartografías de galaxias, BAO y el CMB, precisamente las observaciones que sustentan la otra determinación de la constante de Hubble.

«Nuestra contribución no ha sido defender un lado concreto de la tensión, sino evaluar de forma rigurosa las incertidumbres sistemáticas, comparar conjuntos de datos y examinar si la discrepancia apunta a nueva física o a problemas de medida todavía no resueltos», explica Héctor Gil Marín.

Puesto que los investigadores del ICCUB no están directamente involucrados en la producción de las observaciones de la escala de distancias utilizadas en H0DN, han podido tener un papel diferenciado dentro de la colaboración.

«Este trabajo muestra que las explicaciones que invocan un único error sistemático pasado por alto en las medidas locales de distancia son cada vez más difíciles de defender», concluyen los investigadores. «Si la tensión refleja física real, podría indicar nuevos ingredientes más allá del modelo cosmológico estándar o requerir una revisión de las inferencias sobre el universo temprano».

En vez de identificar una única medición problemática, el resultado de la red de distancias refuerza la idea de que la tensión no puede explicarse por un único error sistemático pasado por alto en la escala local de distancias.

Los fundamentos para la cosmología de precisión del futuro

Más allá de ofrecer la medida directa más precisa de la constante de Hubble hasta ahora, la red local de distancias establece un marco flexible y extensible de cara al futuro. Con la llegada de una avalancha de nuevos observatorios, calibraciones mejoradas y anclajes geométricos adicionales de distancia, estos se podrán integrar en la red para refinar aún más la comprensión de la expansión cósmica y aportar pistas sobre la resolución de la tensión de Hubble. (Fuente: Universitat de Barcelona)