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    La tasa de expansión de los universos está en disputa, y es posible que necesitemos nueva física para resolverla

    Vista colorida del universo visto por Hubble en 2014. Crédito:NASA, ESA, H. Teplitz y M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Universidad Estatal de Arizona), y Z. Levay (STScI)

    La próxima vez que coma un muffin de arándanos (o chispas de chocolate), considere lo que les sucedió a los arándanos en la masa mientras se horneaba. Los arándanos comenzaron todos aplastados, pero a medida que el panecillo se expandió, comenzaron a alejarse el uno del otro. Si pudieras sentarte en un arándano, verías que todos los demás se alejan de ti, pero lo mismo sería cierto para cualquier arándano que elija. En este sentido, las galaxias se parecen mucho a los arándanos.

    Desde el Big Bang, el universo se ha estado expandiendo. El hecho extraño es que no hay un solo lugar desde el que se expanda el universo, sino que, en promedio, todas las galaxias se están alejando de todas las demás. Desde nuestra perspectiva en la galaxia de la Vía Láctea, parece que la mayoría de las galaxias se están alejando de nosotros, como si fuéramos el centro de nuestro universo parecido a un panecillo. Pero se vería exactamente igual desde cualquier otra galaxia:todo se aleja de todo lo demás.

    Para hacer las cosas aún más confusas, Nuevas observaciones sugieren que la tasa de esta expansión en el universo puede ser diferente dependiendo de qué tan lejos mires hacia atrás en el tiempo. Estos nuevos datos, publicado en el Diario astrofísico , indica que puede que sea hora de revisar nuestra comprensión del cosmos.

    El desafío de Hubble

    Los cosmólogos caracterizan la expansión del universo en una simple ley conocida como Ley de Hubble (llamada así por Edwin Hubble, aunque de hecho muchas otras personas se adelantaron al descubrimiento de Hubble). La ley de Hubble es la observación de que las galaxias más distantes se están alejando a un ritmo más rápido. Esto significa que, en comparación, las galaxias cercanas se alejan relativamente lentamente.

    La relación entre la velocidad y la distancia de una galaxia se establece mediante la "Constante de Hubble", que es aproximadamente 44 millas (70 km) por segundo por Mega Parsec (una unidad de longitud en astronomía). Lo que esto significa es que una galaxia gana alrededor de 50, 000 millas por hora por cada millón de años luz que está lejos de nosotros. En el tiempo que le lleva leer esta frase, una galaxia a un millón de años luz de distancia se aleja unas 100 millas más.

    Esta expansión del universo, con las galaxias cercanas alejándose más lentamente que las galaxias distantes, es lo que uno espera de un cosmos en expansión uniforme con energía oscura (una fuerza invisible que hace que la expansión del universo se acelere) y materia oscura (una forma de materia desconocida e invisible que es cinco veces más común que la materia normal). Esto es lo que también se observaría de los arándanos en un muffin en expansión.

    La historia de la medición de la constante de Hubble ha estado plagada de dificultades y revelaciones inesperadas. En 1929, El propio Hubble pensó que el valor debía ser de alrededor de 342, 000 millas por hora por millón de años luz, aproximadamente diez veces más grande de lo que medimos ahora. Las mediciones de precisión de la constante de Hubble a lo largo de los años es en realidad lo que llevó al descubrimiento inadvertido de la energía oscura. La búsqueda para descubrir más sobre este misterioso tipo de energía, que constituye el 70% de la energía del universo, ha inspirado el lanzamiento del mejor telescopio espacial del mundo (actualmente), nombrado en honor al Hubble.

    El telescopio espacial Hubble visto desde el transbordador espacial Atlantis que sale, volando STS-125, Misión de servicio 4 del HST. Crédito:Wikipedia

    Espectáculo cósmico

    Ahora parece que esta dificultad puede continuar como resultado de dos mediciones muy precisas que no concuerdan entre sí. Así como las mediciones cosmológicas se han vuelto tan precisas que se esperaba que el valor de la constante de Hubble se conociera de una vez por todas, en cambio, se ha descubierto que las cosas no tienen sentido. En lugar de uno, ahora tenemos dos resultados asombrosos.

    Por un lado, tenemos las nuevas medidas muy precisas del Fondo Cósmico de Microondas - el resplandor del Big Bang - de la misión Planck, que ha medido la constante de Hubble en aproximadamente 46, 200 millas por hora por millón de años luz (o usando unidades de cosmólogos de 67,4 km / s / Mpc).

    Por otro lado, tenemos nuevas medidas de estrellas pulsantes en galaxias locales, también extremadamente preciso, que ha medido la constante de Hubble en 50, 400 millas por hora por millón de años luz (o usando unidades de cosmólogos de 73,4 km / s / Mpc). Estos están más cerca de nosotros en el tiempo.

    Ambas medidas afirman que su resultado es correcto y muy preciso. Las incertidumbres de las mediciones son solo de unas 300 millas por hora por millón de años luz, por lo que realmente parece que hay una diferencia significativa en el movimiento. Los cosmólogos se refieren a este desacuerdo como "tensión" entre las dos mediciones:ambas están tirando estadísticamente los resultados en diferentes direcciones, y algo tiene que romperse.

    ¿Nueva física?

    Entonces, ¿qué se va a romper? Por el momento, el jurado está deliberando. Podría ser que nuestro modelo cosmológico esté equivocado. Lo que se está viendo es que el universo se está expandiendo más rápido en las cercanías de lo que esperaríamos basándonos en mediciones más distantes. Las mediciones del fondo de microondas cósmico no miden la expansión local directamente, sino más bien inferir esto a través de un modelo:nuestro modelo cosmológico. Esto ha tenido un gran éxito en la predicción y descripción de muchos datos de observación en el universo.

    Entonces, si bien este modelo podría estar equivocado, nadie ha presentado un modelo simple y convincente que pueda explicar esto y, al mismo tiempo, explica todo lo demás que observamos. Por ejemplo, podríamos intentar explicar esto con una nueva teoría de la gravedad, pero luego otras observaciones no encajan. O podríamos intentar explicarlo con una nueva teoría de la materia oscura o la energía oscura, pero luego otras observaciones no encajan, y así sucesivamente. Entonces, si la tensión se debe a la nueva física, debe ser complejo y desconocido.

    Una explicación menos interesante podría ser que hay "incógnitas desconocidas" en los datos causadas por efectos sistemáticos, y que un análisis más cuidadoso algún día puede revelar un efecto sutil que se ha pasado por alto. O podría ser simplemente una casualidad estadística, que desaparecerá cuando se recopilen más datos.

    Actualmente no está claro qué combinación de nueva física, efectos sistemáticos o nuevos datos resolverán esta tensión, pero algo tiene que ceder. La imagen de muffin en expansión del universo puede que ya no funcione, y los cosmólogos están en una carrera para ganar un "gran bake-off cósmico" para explicar este resultado. Si se requiere nueva física para explicar estas nuevas medidas, entonces el resultado será un cambio espectacular de nuestra imagen del cosmos.

    Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.




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