Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han descubierto que el universo se está expandiendo entre un 5 y un 9 por ciento más rápido de lo esperado.
"Este sorprendente hallazgo puede ser una pista importante para comprender esas partes misteriosas del universo que constituyen el 95 por ciento de todo y no emiten luz, como energía oscura, materia oscura y radiación oscura", dijeron el líder del estudio yPremio Nobel Adam Riess del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins, ambos en Baltimore, Maryland.
Los resultados aparecerán en un próximo número de El diario astrofísico
El equipo de Riess hizo el descubrimiento al refinar la tasa de expansión actual del universo con una precisión sin precedentes, reduciendo la incertidumbre a solo 2.4 por ciento. El equipo realizó los refinamientos mediante el desarrollo de técnicas innovadoras que mejoraron la precisión de las mediciones de distancia a galaxias lejanas.
El equipo buscó galaxias que contienen estrellas Cefeidas y supernovas de Tipo Ia. Las estrellas Cefeidas pulsan a velocidades que corresponden a su verdadero brillo, que se pueden comparar con su brillo aparente como se ve desde la Tierra para determinar con precisión su distancia. Supernovas de Tipo Ia,otro criterio cósmico de uso común, son las estrellas explosivas que brillan con el mismo brillo y son lo suficientemente brillantes como para verse desde distancias relativamente más largas.
Al medir alrededor de 2.400 estrellas Cefeidas en 19 galaxias y comparar el brillo observado de ambos tipos de estrellas, midieron con precisión su brillo real y calcularon distancias a aproximadamente 300 supernovas Tipo Ia en galaxias lejanas.
El equipo comparó esas distancias con la expansión del espacio medida por el estiramiento de la luz de las galaxias en retroceso. El equipo usó estos dos valores para calcular qué tan rápido se expande el universo con el tiempo, o la constante de Hubble.
El valor constante mejorado de Hubble es 73,2 kilómetros por segundo por megaparsec. Un megaparsec equivale a 3,26 millones de años luz. El nuevo valor significa que la distancia entre los objetos cósmicos se duplicará en otros 9.8 mil millones de años.
Sin embargo, esta calibración refinada presenta un enigma porque no coincide con la tasa de expansión prevista para el universo a partir de su trayectoria vista poco después del Big Bang. Mediciones del resplandor posterior del Big Bang por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA WMAP y la misión satelital Planck de la Agencia Espacial Europea arrojan predicciones para la constante del Hubble que son 5 por ciento y 9 por ciento más pequeñas, respectivamente.
"Si conocemos las cantidades iniciales de cosas en el universo, como la energía oscura y la materia oscura, y tenemos la física correcta, entonces puede pasar de una medición en el momento poco después del Big Bang y usar esa comprensión parapredecir qué tan rápido debería expandirse el universo hoy ", dijo Riess." Sin embargo, si esta discrepancia se mantiene, parece que no tenemos la comprensión correcta, y cambia qué tan grande debería ser la constante de Hubble hoy ".
La comparación de la tasa de expansión del universo con WMAP, Planck y Hubble es como construir un puente, explicó Riess. En la orilla distante están las observaciones de fondo cósmico de microondas del universo temprano. En la orilla cercana están las mediciones realizadas por el equipo de Riessusando Hubble ". Comienzas en dos extremos, y esperas encontrarte en el medio si todos tus dibujos son correctos y tus medidas son correctas", dijo Riess. "Pero ahora los extremos no se encuentran exactamente en el medio y queremossaber por qué "
Hay algunas explicaciones posibles para la velocidad excesiva del universo. Una posibilidad es que la energía oscura, que ya se sabe que acelera el universo, puede estar alejando a las galaxias entre sí con una fuerza aún mayor o creciente.
Otra idea es que el cosmos contenía una nueva partícula subatómica en su historia temprana que viajaba cerca de la velocidad de la luz. Tales partículas rápidas se denominan colectivamente "radiación oscura" e incluyen partículas conocidas previamente como neutrinos. Más energía de másLa radiación oscura podría estar arrojando los mejores esfuerzos para predecir la tasa de expansión actual a partir de su trayectoria posterior al Big Bang.
El aumento en la aceleración también podría significar que la materia oscura posee algunas características extrañas e inesperadas. La materia oscura es la columna vertebral del universo sobre el cual las galaxias se construyeron en las estructuras a gran escala vistas hoy.
Y finalmente, el universo más rápido puede estar diciendo a los astrónomos que la teoría de la gravedad de Einstein está incompleta. "Sabemos tan poco acerca de las partes oscuras del universo, es importante medir cómo empujan y tiran del espacio sobre la historia cósmica", dijoLucas Macri de Texas A&M University en College Station, un colaborador clave en el estudio.
Las observaciones del Hubble se realizaron con la cámara 3 de campo ancho de ojos agudos del Hubble WFC3, y fueron realizadas por el equipo Supernova H0 para la Ecuación de Estado SH0ES, que trabaja para refinar la precisión de la constante del Hubble con precisióneso permite una mejor comprensión del comportamiento del universo.
El equipo SH0ES todavía está utilizando el Hubble para reducir aún más la incertidumbre en la constante del Hubble, con el objetivo de alcanzar una precisión del 1 por ciento. Telescopios actuales como el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea y futuros telescopios como el James WebbEl Telescopio Espacial JWST, un observatorio infrarrojo, y el Telescopio Espacial Infrarrojo de Campo Amplio WFIRST, también podrían ayudar a los astrónomos a hacer mejores mediciones de la tasa de expansión.
Antes del lanzamiento de Hubble en 1990, las estimaciones de la constante de Hubble variaban en un factor de dos. A fines de la década de 1990, el Proyecto Clave del Telescopio Espacial Hubble en la Escala de Distancia Extragaláctica refinó el valor de la constante de Hubble dentro de un error de solo un error10 por ciento, logrando uno de los objetivos clave del telescopio. El equipo SH0ES ha reducido la incertidumbre en el valor constante del Hubble en un 76 por ciento desde que comenzó su búsqueda en 2005.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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