Desde que el astrónomo Edwin Hubble demostró que cuanto más alejadas están dos galaxias, cuanto más rápido se alejan el uno del otro, Los investigadores han medido la tasa de expansión del universo (la constante de Hubble) y la historia de esta expansión. Recientemente, ha surgido un nuevo rompecabezas, ya que parece haber una discrepancia entre las mediciones de esta expansión usando radiación en el universo temprano y usando objetos cercanos. Investigadores del Cosmic Dawn Center, en el Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, ahora han contribuido a este debate centrándose en las mediciones de velocidad. El resultado ha sido publicado en Diario astrofísico .

Los investigadores del Cosmic Dawn Center encontraron que las medidas de velocidad utilizadas para determinar la tasa de expansión del universo pueden no ser confiables. Como se indica en la publicación, esto no resuelve las discrepancias, sino más bien insinúa una inconsistencia adicional en la composición del universo.

Midiendo la tasa de expansión del universo

En la actualidad, los astrónomos miden la expansión del universo utilizando dos técnicas muy diferentes. Uno se basa en medir la relación entre la distancia y la velocidad de las galaxias cercanas, mientras que el otro proviene del estudio de la radiación de fondo del universo temprano. Asombrosamente, estos dos enfoques encuentran actualmente diferentes tasas de expansión. Si esta discrepancia es real, Una nueva y bastante dramática reinterpretación del desarrollo del universo será la consecuencia. Sin embargo, También es posible que la diferencia en la constante de Hubble se deba a mediciones incorrectas. Es difícil medir distancias en el universo, muchos estudios se han centrado en mejorar y recalibrar las mediciones de distancia. Pero a pesar de esto durante los últimos 4 años el desacuerdo no se ha resuelto.

La velocidad de las galaxias remotas es fácil de medir, o eso pensamos

En el reciente artículo científico, los investigadores del Cosmic Dawn Center ahora intentan arrojar luz sobre un problema relacionado:la medición de la velocidad. Dependiendo de la velocidad con la que un objeto remoto se aleja de nosotros, su luz cambia a colores más rojos. Con este llamado corrimiento al rojo es posible medir la velocidad de un espectro de una galaxia remota. A diferencia de las medidas de distancia, hasta ahora se suponía que las velocidades eran relativamente fáciles de medir.

Sin embargo, cuando los investigadores examinaron recientemente las mediciones de distancia y velocidad de más de 1000 supernovas (estrellas en explosión) recolectadas durante los últimos 25 años, encontraron una sorprendente discrepancia en sus resultados. Albert Sneppen, Un estudiante de maestría en el Instituto Niels Bohr explica:"Siempre hemos creído que medir velocidades era bastante sencillo y preciso, pero resulta que en realidad estamos tratando con dos tipos de corrimientos al rojo ".

El primer tipo, midiendo la velocidad con la que la galaxia anfitriona se aleja de nosotros, se considera el más confiable. El otro tipo de corrimiento al rojo mide en cambio la velocidad de la materia expulsada de la estrella en explosión dentro de la galaxia. O, más precisamente, la materia de la supernova avanzando hacia nosotros con un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz (ilustración 1). Después de compensar este movimiento adicional, se puede determinar el corrimiento al rojo (y la velocidad) de la galaxia anfitriona. Pero esta compensación requiere un modelo preciso para la explosión. Los investigadores pudieron determinar que los resultados de estas dos técnicas diferentes dan como resultado dos historias de expansión diferentes para el universo, y por lo tanto también dos composiciones diferentes.

¿Están las cosas "rotas de una manera interesante"?

Entonces, ¿Significa esto que las mediciones del universo primitivo y las mediciones más recientes son, en última instancia, una cuestión de mediciones imprecisas de la velocidad? Probablemente no, dice Bidisha Sen, uno de los autores del artículo. "Incluso si solo utilizamos los desplazamientos al rojo más fiables, las mediciones de supernova no solo continúan en desacuerdo con la constante de Hubble medida desde el universo temprano, sino que también insinúan una discrepancia más general con respecto a la composición del universo, " ella dice.

Profesor asociado del Instituto Niels Bohr Charles Steinhardt, está intrigado por estos nuevos resultados. "Si en realidad estamos lidiando con dos desacuerdos, significa que nuestro modelo actual estaría "roto de una manera interesante, ", dice." Para resolver dos problemas, uno con respecto a la composición del universo y otro con respecto a la tasa de expansión del universo, se requieren explicaciones físicas bastante diferentes que si solo quisiéramos explicar una sola discrepancia en la tasa de expansión ".

El trabajo científico continúa en el Nordic Optical Telescope

Con el telescopio óptico nórdico de Gran Canaria, los investigadores ahora están adquiriendo nuevos desplazamientos al rojo de las galaxias anfitrionas. Cuando comparan estos resultados con los corrimientos al rojo basados ​​en supernovas, podrán ver si las dos técnicas siguen siendo diferentes. "Hemos aprendido que estas medidas sensibles requieren medidas precisas de velocidad, y estos serán alcanzables con nuevas observaciones, "Explica Steinhardt.