Los físicos utilizan dos tipos de medidas para calcular la tasa de expansión del universo, pero sus resultados no coinciden, lo que puede hacer necesario actualizar el modelo cosmológico. "Es como intentar enhebrar una aguja cósmica, "explica la investigadora Licia Verde de la Universidad de Barcelona, coautor de un artículo sobre las implicaciones de este problema.

Más de un centenar de científicos se reunieron este verano en el Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California (EE. UU.) Para tratar de aclarar qué está sucediendo con los datos discordantes sobre la tasa de expansión del universo, una cuestión que afecta al origen mismo, evolución y destino de nuestro cosmos. Sus conclusiones han sido publicadas en Astronomía de la naturaleza diario.

"El problema radica en la constante de Hubble (H0), un parámetro cuyo valor (en realidad no es una constante porque cambia con el tiempo) indica qué tan rápido se está expandiendo el Universo actualmente, "señala la cosmóloga Licia Verde, investigador ICREA del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICC-UB) y autor principal del artículo.

"Hay diferentes formas de medir esta cantidad, " ella explica, "pero se pueden dividir en dos clases principales:las que se basan en el Universo tardío (el más cercano a nosotros en el espacio y el tiempo) y las que se basan en el Universo temprano, y no dan exactamente el mismo resultado ".

Un ejemplo clásico de mediciones en el Universo tardío son las proporcionadas por las pulsaciones regulares de las estrellas cefeidas, que la astrónoma Henrietta Swan Leavitt observó hace un siglo y que ayudó a Edwin Hubble a calcular distancias entre galaxias y demostrar en 1929 que el Universo se está expandiendo.

El análisis actual del brillo variable de las cefeidas con telescopios espaciales como el Hubble, junto con otras observaciones directas de objetos en nuestro entorno cósmico y supernovas más distantes, indican que el valor de H0 es de aproximadamente 73,9 kilómetros por segundo por megaparsec (una unidad astronómica equivalente a unos 3,26 millones de años luz).

Sin embargo, las mediciones basadas en el Universo primitivo proporcionan un valor medio de H0 de 67,4 km / s / Mpc. Estos otros registros, obtenido con datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea y otros instrumentos, se obtienen indirectamente sobre la base del éxito del modelo cosmológico estándar (modelo Lambda-CDM), que propone un Universo compuesto por un 5% de átomos o materia ordinaria, 27% de materia oscura (formada por partículas, aún detectado, que proporcionan atracción gravitacional adicional para que las galaxias puedan formarse y los cúmulos de galaxias se mantengan juntos) y 68% de energía oscura, que se encarga de acelerar la expansión del Universo.

"En particular, estas medidas del Universo primordial se enfocan en la luz más lejana que se puede observar:el fondo cósmico de microondas, producido cuando el Universo tenía solo 380, 000 años, en la llamada era de la recombinación (donde los protones se recombinan con los electrones para formar átomos), "dice Licia Verde.

El investigador destaca un dato relevante:"Existen formas muy diferentes e independientes (con instrumentos y herramientas científicas totalmente diferentes) de medir el H0 sobre la base del Universo temprano, y lo mismo ocurre con el Universo tardío. Lo interesante es que todas las medidas de un tipo están de mutuo acuerdo entre sí, con una exquisita precisión del 1 o 2%, como son los del otro tipo, con la misma gran precisión; pero cuando comparamos las medidas de una clase con las de la otra, surge la discrepancia ".

"Parece una pequeña diferencia, solo el 7%, pero es significativo considerando que estamos hablando de precisiones de 1 o 2% en el valor de la constante de Hubble, "como lo enfatiza Licia Verde, quien bromea:"Es como intentar enhebrar una 'aguja cósmica' donde su agujero es el valor H0 medido hoy y el hilo lo trae el modelo del Universo más lejano que podemos observar:el fondo cósmico de microondas".

Además, ella señala algunas de las consecuencias de la discrepancia:"Cuanto menor es el H0, cuanto más viejo es el Universo. Su edad actual se calcula en unos 13,8 mil millones de años considerando que la constante de Hubble es 67 o 68 km / s / Mpc; pero si su valor fuera 74 km / s / Mpc, nuestro universo sería más joven:tendría aproximadamente 12.800 millones de años ".

Modificando el modelo en el Universo temprano

Los autores señalan en su estudio que esta anomalía no parece depender del instrumento o método utilizado para medir, o en equipos o fuentes humanos. "Si no hay errores en los datos o las mediciones, ¿Podría ser un problema con el modelo? ”pregunta el investigador.

"Después de todo, los valores H0 de la clase Universo primordial se basan en el modelo cosmológico estándar, que está muy bien establecido, muy exitoso, pero que podemos intentar cambiar un poco para solucionar la discrepancia, "dice el experto". Sin embargo, no podemos alterar las características del modelo que funcionan muy bien ”.

Si los datos continúan confirmando el problema, Los físicos teóricos parecen estar de acuerdo en que la ruta más prometedora para resolverlo es modificar el modelo justo antes de que se formara la luz observada del fondo cósmico de microondas. es decir, justo antes de la recombinación (en la que ya había un 63% de materia oscura, 15% de fotones, 10% de neutrinos y 12% de átomos). Una de las ideas propuestas es que, poco después del Big Bang, podría haber ocurrido un episodio intenso de energía oscura que expandió el Universo más rápido de lo calculado previamente.

"Aunque sigue siendo muy especulativo, con este modelo perfeccionado, el valor de H0 obtenido con medidas basadas en el Universo primordial podría coincidir con medidas locales, "señala Licia Verde, quien concluye:"No será fácil, pero de esta manera podríamos enhebrar la aguja cósmica sin romper lo que funciona bien en el modelo ".