Nuevos esfuerzos para averiguar qué tan rápido se ha expandido el universo desde el Big Bang, una velocidad conocida como la constante de Hubble, podría cambiar las teorías actuales de la física, según algunos científicos.

El profesor Grzegorz Pietrzyński del Centro Astronómico Nicolaus Copernicus de la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia es un científico que intenta derivar la constante de Hubble mejorando el cálculo de distancias casi imposiblemente lejanas.

La idea es que midiendo qué tan lejos están los objetos en diferentes puntos en el tiempo, los científicos pueden averiguar qué tan rápido se están alejando de nosotros, y por lo tanto la tasa de expansión del universo. Tratando de medir con precisión distancias tan grandes, sin embargo, no es una tarea fácil.

Las medidas del profesor Pietrzyński caen en el rango de kiloparsecs, equivalente a aproximadamente 3, 262 años luz o 30 billones de kilómetros. Y ese es solo el primer paso.

"Mi objetivo es medir distancias geométricas a galaxias cercanas para calibrar Cefeidas, "dijo el profesor Pietrzyński, refiriéndose a su proyecto CepBin.

Las cefeidas son un tipo de estrella variable que pulsa en brillo, o luminosidad, durante un período de tiempo constante. Los científicos los utilizan para estimar distancias desde la Tierra en el rango de 100 megaparsecs (mil millones de billones de kilómetros).

Eso es solo una fracción del universo observable, que podría rondar los 28, 000 megaparsecs de diámetro según el libro Dimensiones adicionales en el espacio y el tiempo .

"A través de las cefeidas podemos calibrar (la distancia a) supernovas (explosión de estrellas). A través de las supernovas podemos llegar a lugares muy distantes en el universo y en base a las supernovas podemos calcular la constante de Hubble, " él dijo.

Pequeños errores

El problema es que con tantos enlaces, pequeños errores pueden marcar una gran diferencia en el cálculo final. Diferentes naves espaciales y técnicas han medido diferentes valores constantes de Hubble.

"Utilizando el método clásico (con cefeidas y supernovas) tenemos una constante de Hubble significativamente más alta en comparación con la medición de la misión Planck, "dijo el profesor Pietrzyński, refiriéndose al observatorio espacial que funcionó de 2009 a 2013 y midió la velocidad de la radiación cósmica de fondo.

Esto es importante porque podría significar que las teorías actuales de la física están equivocadas.

"Si esto es cierto, significa que tendremos que cambiar toda la física, " él dijo.

Para reducir la incertidumbre, El profesor Pietrzyński está trabajando para refinar la medición de la distancia a la galaxia cercana conocida como la Gran Nube de Magallanes al observar las estrellas binarias que se eclipsan entre sí. Los resultados son prometedores. Con la ayuda de una medición de ondas conocida como interferometría, los investigadores pueden calibrar el diámetro angular de las estrellas, que revelan la distancia cuando se combinan con diámetros lineales.

Por último, mediciones más precisas establecerían el valor correcto de la constante de Hubble, o revelarían si ha fluctuado con el tiempo.

"Podemos comprobar cómo evolucionó la expansión del universo. Sabemos que al menos dos veces la expansión se aceleró, "Dijo el profesor Pietrzyński. Se refería al Big Bang, así como al hallazgo ganador del Premio Nobel de que el universo se encuentra actualmente en una fase de expansión acelerada, que se teoriza que es causado por una fuerza misteriosa llamada energía oscura.

Supernovas

Las cefeidas por sí solas no son suficientes para discernir las vastas distancias necesarias para actuar como un criterio para el universo. Para eso, Los cosmólogos usan una clase de estrella en explosión llamada supernovas de Tipo Ia.

Dado que no hay supernovas en nuestra galaxia, Los investigadores utilizan Cefeidas relativamente cercanas como primera escala para estimar la distancia al pequeño número de supernovas observadas.

"Las cefeidas son algo así como 10, 000 veces más tenue que las supernovas, por lo que el puente de distancia que tienes de las cefeidas y las supernovas es muy pequeño, ", dijo el Dr. Mickael Rigault del Centro Nacional Francés de Investigación Científica.

El Dr. Rigault está trabajando para mejorar la precisión de las mediciones de supernovas.

"El problema es que las supernovas de Tipo Ia no siempre son exactamente iguales. Pueden ser intrínsecamente diferentes, y no conocemos muy bien el mecanismo por el que explotan, " él dijo.

Un problema por ejemplo, es que su luz podría atravesar el espacio y ser absorbida de diferentes formas.

"Necesitamos asegurarnos de encontrar una manera de asegurarnos de que la luminosidad de las supernovas que estamos usando sea siempre la misma, " él dijo.

Para abordar esto, él y su equipo de investigadores del proyecto USNAC han utilizado el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA para examinar galaxias anfitrionas de supernovas con imágenes ultravioleta. Al hacer esto, pueden medir la cantidad de polvo que queda en la línea de visión de la supernova y evaluar cómo ese polvo puede alterar su brillo aparente.

Mediciones más precisas de supernovas, además de mediciones de cefeidas más precisas, también podría revelar más sobre la historia del universo, incluido el papel de la energía oscura.

Esto se debe a que la luz proveniente de supernovas lejanas tarda tanto en viajar a la Tierra que, cuando llega aquí, en realidad estamos presenciando eventos que tuvieron lugar hace miles de millones de años.

"Las supernovas, porque son tan brillantes ... pueden ir mucho más profundo (y llegar mucho más atrás en la distancia y el tiempo) ... aproximadamente la mitad de la edad del universo, "Dijo el Dr. Rigault.

Sin embargo, incluso cuando se tiene en cuenta el polvo, persisten algunas incertidumbres. Por ejemplo, El Dr. Rigault dice:Es difícil saber si las propiedades de la estrella que explota en una supernova afectan su brillo. La composición también podría cambiar con el tiempo. "Si esto no se tiene en cuenta, influye en la forma en que medimos la energía oscura, " él dijo.

Los cálculos de energía oscura pueden afectar las estimaciones de la constante cosmológica, un número propuesto por Einstein para medir la cantidad de energía presente en el espacio mismo.

"Sabemos que no es dramáticamente malo, pero llegamos al momento en que los pequeños detalles importan. Mucho esfuerzo para un pequeño número, pero este número cambia toda la forma en que vemos el universo, "Dijo el Dr. Rigault.

Lentes de quasar

Otra forma de desafiar los cálculos de distancia de cefeidas y supernovas es compararlos con métodos alternativos. Eso es lo que el profesor Frédéric Courbin de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza y el Dr. Dominique Sluse en la Universidad de Lieja, Bélgica, están haciendo con su proyecto COSMICLENS.

Están utilizando luz de los quásares que ha sido distorsionada gravitacionalmente por las galaxias que se encuentran entre los quásares y la Tierra. Los quásares son galaxias extremadamente distantes y activas que son miles de veces más brillantes que nuestra Vía Láctea.

Los rayos de luz toman diferentes caminos alrededor de los objetos, resultando en que lleguen a la Tierra en diferentes momentos.

"La diferencia horaria, o retraso de tiempo, está directamente relacionado con la constante de Hubble, ", Dijo el profesor Courbin.

Su equipo utiliza regularmente telescopios como el telescopio europeo extremadamente grande en Chile o el telescopio espacial Hubble para observar los cuásares durante meses. Convierten los retrasos de tiempo medidos en parámetros cosmológicos.

"Nuestro método muestra un valor que concuerda con las estimaciones de supernova, "dijo el profesor Courbin, agregando eso, como los hallazgos del profesor Pietrzyński, no está de acuerdo con el valor encontrado por el satélite Planck. "El objetivo es poner todo sobre un terreno firme".

Esta discrepancia, él dijo, 'significa que no comprendemos completamente el rompecabezas cosmológico o que los astrofísicos todavía tienen fuentes desconocidas de errores en las mediciones de la constante de Hubble ".