Dependiendo de dónde miremos, el Universo se expande a diferentes velocidades. Ahora, científicos que utilizan los telescopios espaciales James Webb y Hubble han confirmado que la observación no se debe a un error de medición.
© Mark Garlick/Science Photo Library via Getty ImagesIlustración de la expansión del Universo.
Este problema, conocido como la Tensión de Hubble, tiene el potencial de alterar o incluso poner completamente patas arriba la cosmología. En 2019, las mediciones del telescopio espacial Hubble confirmaron que el enigma era real; en 2023, mediciones aún más precisas del telescopio espacial James Webb (JWST) cimentaron la discrepancia.
Ahora, una triple comprobación conjunta de ambos telescopios parece haber eliminado definitivamente la posibilidad de cualquier error de medición. El estudio, publicado el 6 de febrero en la revista Astrophysical Journal Letters, sugiere que puede haber algo seriamente erróneo en nuestra comprensión del universo.
"Con los errores de medición anulados, lo que queda es la posibilidad real y emocionante de que hayamos malinterpretado el universo", dijo en un comunicado Adam Riess, autor principal del estudio y profesor de física y astronomía en la Universidad Johns Hopkins.
Reiss, Saul Perlmutter y Brian P. Schmidt ganaron el Premio Nobel de Física en 2011 por su descubrimiento en 1998 de la energía oscura, la misteriosa fuerza detrás de la expansión acelerada del universo.
En la actualidad, existen dos métodos de referencia para calcular la constante de Hubble, un valor que describe la velocidad de expansión del universo. El primero consiste en estudiar minúsculas fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas (CMB), una antigua reliquia de la primera luz del universo producida tan sólo 380.000 años después del Big Bang.
© NASA, ESA, CSA, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria), B. Frye (University of Arizona), et al.Las cámaras infrarrojas del JWST le permiten observar el universo con más detalle que ningún otro telescopio anterior.
El segundo método utiliza estrellas pulsantes llamadas variables cefeidas. Las estrellas Cefeidas están muriendo, y sus capas exteriores de gas helio crecen y se encogen a medida que absorben y liberan la radiación de la estrella, haciéndolas parpadear periódicamente como lámparas de señales lejanas.
A medida que las Cefeidas se hacen más brillantes, su pulsación es más lenta, lo que permite a los astrónomos medir su brillo absoluto. Comparando este brillo con el observado, los astrónomos pueden encadenar las Cefeidas en una "escalera de distancias cósmicas" para mirar cada vez más profundamente en el pasado del universo. Con esta escalera en su lugar, los astrónomos pueden encontrar un número preciso de su expansión a partir de cómo la luz de las Cefeidas se ha estirado, o desplazado al rojo.
Pero aquí es donde comienza el misterio. Según las mediciones de las variables cefeidas realizadas por Riess y sus colegas, la velocidad de expansión del universo es de unos 74 km/s/Mpc: un valor imposiblemente alto si se compara con las mediciones de Planck. La cosmología se había adentrado en un territorio desconocido.
"No lo llamaríamos una tensión o un problema, sino más bien una crisis", dijo David Gross, astrónomo galardonado con el Premio Nobel, en una conferencia celebrada en 2019 en el Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de California.
Inicialmente, algunos científicos pensaron que la disparidad podía deberse a un error de medición causado por la mezcla de las Cefeidas con otras estrellas en la apertura del Hubble. Pero en 2023, los investigadores utilizaron el JWST, más preciso, para confirmar que, para los primeros "peldaños" de la escala cósmica, sus mediciones con el Hubble eran correctas. Sin embargo, seguía existiendo la posibilidad de que se produjeran aglomeraciones más atrás en el pasado del universo.
Para resolver esta cuestión, Riess y sus colegas se basaron en sus mediciones anteriores y observaron 1.000 estrellas cefeidas más en cinco galaxias situadas tan lejos como a 130 millones de años-luz de la Tierra. Tras comparar sus datos con los del Hubble, los astrónomos confirmaron sus mediciones anteriores de la constante de Hubble.
"Ahora hemos abarcado todo el rango de lo observado por el Hubble, y podemos descartar un error de medición como causa de la Tensión de Hubble con una confianza muy alta", dijo Riess. "Combinar Webb y Hubble nos da lo mejor de ambos mundos. Comprobamos que las mediciones del Hubble siguen siendo fiables a medida que ascendemos en la escala de distancias cósmicas."
En otras palabras: la tensión en el corazón de la cosmología está aquí para quedarse.
Ben Turner es escritor para Live Science en el Reino Unido. Se ocupa de física y astronomía, entre otros temas como la tecnología y el cambio climático. Se licenció en Física de Partículas en el University College de Londres antes de formarse como periodista.
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