A pesar de un siglo de mediciones, los astrónomos no pueden ponerse de acuerdo sobre la velocidad a la que se expande el universo. Una técnica que se basa en medir distancias a un tipo específico de estrella envejecida en otras galaxias, llamada Rama Gigante Asintótica de la región J, o el método JAGB, podría ayudar.

La astrofísica y estudiante graduada de la Universidad de Chicago Abigail Lee es la autora principal de un nuevo artículo que analizó las observaciones de la luz de una galaxia cercana para validar el método JAGB para medir distancias cosmológicas. Esta novedosa técnica permitirá futuras mediciones de distancia independientes que pueden ayudar a responder una de las preguntas más importantes en cosmología:¿qué tan rápido se está expandiendo el universo?

"Una de las preguntas más interesantes de la cosmología actual es si hay una nueva física que falta en nuestra comprensión actual de cómo está evolucionando el universo. Una discrepancia actual en la medición de la constante de Hubble podría indicar una nueva propiedad física del universo. o, más mundanamente, incertidumbres de medición no reconocidas, "dijo Wendy L. Freedman, el profesor de astronomía y astrofísica de la Universidad John y Marion Sullivan y autor principal del artículo. "Hay muy pocos métodos para medir distancias que puedan ofrecer la precisión requerida. Lee está desarrollando este nuevo método JAGB, que muestra una promesa temprana para resolver esta discrepancia ".

Una clave de la historia del universo

En 1920, Edwin Hubble, Doctorado "17, Noté por primera vez la relación entre la distancia de una galaxia y la rapidez con la que se alejaba de nosotros. Este valor, ahora conocida como la constante de Hubble, es un parámetro clave en los modelos cosmológicos.

El Hubble midió primero esta constante comparando la distancia galáctica y las medidas de velocidad derivadas de un tipo específico de estrella que pulsa con regularidad. Las mediciones que utilizan métodos directos como el de Hubble han mejorado mucho a lo largo de las décadas. pero no están de acuerdo con los métodos que se extrapolan del Fondo Cósmico de Microondas:restos de luz del universo primitivo. Este desacuerdo se llama tensión de Hubble, y es uno de los temas más destacados de la cosmología moderna.

Un método de medición independiente podría ayudar a cerrar la brecha entre los métodos y conducir a una visión más decisiva de la constante de Hubble medida directamente desde distancias. dijeron los autores.

Ahí es donde entra el método JAGB. Las estrellas en la rama gigante asintótica de la región J son un tipo específico de gigantes envejecidos que contienen una cantidad sustancial de carbono en sus atmósferas que es traído a la superficie por corrientes de convección. dándoles un color y brillo muy distintos que les permite ser identificados en un conjunto de estrellas dentro de una galaxia.

"Hemos observado empíricamente que estas estrellas tienen un brillo intrínseco conocido de galaxia en galaxia, "Dijo Lee.

Esto los convierte en los principales candidatos para ser lo que los astrónomos llaman velas estándar. Debido a que el brillo aparente de una estrella según se observa depende tanto de su distancia del observador como de su brillo intrínseco, conocer el brillo intrínseco de una estrella puede permitir a los astrónomos inferir su distancia.

"Debido a que este método es relativamente nuevo, el objetivo de este proyecto era ver si podía competir con otros indicadores de distancia en precisión y exactitud, "Dijo Lee.

Ir a las estrellas para comprobar

El equipo seleccionó una galaxia en las afueras del grupo de galaxias más cercano, llamado Wolf-Lundmark-Melotte o WLM, y utilizó datos tomados de observaciones con los Telescopios de Magallanes en el Observatorio Las Campanas en Chile. Al utilizar un solo objeto como objetivo y aplicar cuatro métodos de medición independientes diferentes, el equipo pudo comparar la exactitud y precisión del método JAGB con métodos previamente establecidos.

Después de analizar los datos de cuatro formas diferentes, Los investigadores determinaron que el método JAGB no es solo una verificación independiente de otros métodos de medición de distancia, pero que requiere menos tiempo de observación, un bien escaso entre una comunidad de astrónomos que compiten por el tiempo en un número limitado de potentes telescopios.

Debido a que las estrellas JAGB son más brillantes que las estrellas utilizadas en otras mediciones de distancia, también se pueden ver más lejos, lo que permitirá calibraciones más distantes de las que son posibles con otros métodos. Adicionalmente, Las estrellas JAGB se encuentran en todo tipo de galaxias, a diferencia de las estrellas pulsantes utilizadas por Hubble, que se encuentran solo en el subconjunto más limitado de galaxias espirales y a menudo sufren de aglomeraciones e interferencias significativas del polvo.

"Idealmente obtendremos tiempo de observación del Telescopio Espacial James Webb y el Telescopio Espacial Hubble para usar este método para medir distancias a galaxias que albergan supernovas de Tipo Ia, "Dijo Lee. Las supernovas de tipo Ia se utilizan para medir galaxias más distantes, pero deben calibrarse mediante mediciones de distancia de rango más corto utilizando técnicas como el método JAGB. "Una vez que hagamos eso, no solo podemos medir la constante de Hubble, sino también comparar estos diversos métodos de distancia para ver si hay problemas con alguno de ellos ".

Ya sea eso nuevo, El valor independiente de la constante de Hubble concuerda con otros métodos de medición directa o las mediciones del universo temprano arrojarán luz sobre esta pregunta que ha desconcertado a astrónomos y cosmólogos durante mucho tiempo.

"No tenemos una comprensión firme del valor de la constante de Hubble, por lo que este es un trabajo realmente importante para ayudar a abordar uno de los mayores problemas de la cosmología en este momento, "Dijo Lee.