NGC4993, la galaxia que alberga el evento de ondas gravitacionales GW170817 que se ha utilizado para medir la edad del universo. La fuente del evento es el punto rojo en la esquina superior izquierda del centro de la galaxia; no estaba allí en imágenes anteriores. Crédito:NASA y ESA
La detección directa de ondas gravitacionales de al menos cinco fuentes durante los últimos dos años ofrece una confirmación espectacular del modelo de gravedad y espacio-tiempo de Einstein. El modelado de estos eventos también ha proporcionado información sobre la formación de estrellas masivas, estallidos de rayos gamma, características de la estrella de neutrones, y (por primera vez) verificación de ideas teóricas sobre cómo los elementos muy pesados, como el oro, son producidos.
Los astrónomos ahora han utilizado un solo evento de onda gravitacional (GW170817) para medir la edad del universo. Los astrónomos de CfA Peter Blanchard, Tarreneh Eftekhari, Victoria Villar, y Peter Williams eran miembros de un equipo de 1314 científicos de todo el mundo que contribuyeron a la detección de ondas gravitacionales de un par de estrellas de neutrones binarias fusionadas, seguido de la detección de rayos gamma, y luego la identificación del origen del cataclismo en una fuente en la galaxia NGC4993 detectada en imágenes tomadas con varios retrasos de tiempo en longitudes de onda desde los rayos X a la radio.
Un análisis de las ondas gravitacionales de este evento infiere su fuerza intrínseca. La fuerza observada es menor, lo que implica (porque la fuerza disminuye con la distancia a la fuente) que la fuente está a unos 140 millones de años luz de distancia. NGC4993, su galaxia anfitriona, tiene una velocidad hacia afuera debido a la expansión del universo que se puede medir a partir de sus líneas espectrales. Saber qué tan lejos está y qué tan rápido se mueve la galaxia de nosotros permite a los científicos calcular el tiempo desde que comenzó la expansión, la edad del universo:entre aproximadamente 11,9 y 15,7 mil millones de años dadas las incertidumbres experimentales.
La edad derivada de este único evento es consistente con estimaciones de décadas de observaciones basadas en métodos estadísticos que utilizan otras dos fuentes:la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR) y los movimientos de las galaxias. El primero se basa en cartografiar la muy débil distribución de la luz que data de una época de unos cuatrocientos mil años después del Big Bang; el último implica un análisis estadístico de las distancias y movimientos de decenas de miles de galaxias en tiempos relativamente recientes. El hecho de que este único evento de ondas gravitacionales fue capaz de determinar una edad para el universo es notable, y no es posible con cada detección de ondas de gravedad. En este caso, había una identificación óptica de la fuente (de modo que se pudiera medir una velocidad) y la fuente no estaba ni demasiado distante ni demasiado débil. Con una gran muestra estadística de eventos de ondas gravitacionales de todo tipo, el rango actual de valores para la edad se reducirá.
El nuevo resultado es intrigante por otra razón. Aunque tanto las mediciones de CMBR como las de galaxias son bastante precisas, parecen estar en desacuerdo entre sí en aproximadamente el nivel del diez por ciento. Este desacuerdo podría ser solo un error de observación, pero algunos astrónomos sospechan que podría ser una diferencia real que refleja algo que actualmente falta en nuestra imagen del proceso de expansión cósmica, quizás relacionado con el hecho de que la CMBR surge de una época de tiempo cósmico muy diferente a la de los datos de la galaxia. Este tercer método, eventos de ondas gravitacionales, puede ayudar a resolver el rompecabezas.