Utilizando cuásares, objetos extremadamente brillantes impulsados por agujeros negros supermasivos, como señales cósmicas, el grupo midió con precisión qué tan rápido se expandía el universo hace 13 mil millones de años. Descubrieron que en esta época temprana el universo era unas cinco veces más lento de lo que es hoy. Esta es la mirada más detallada hasta ahora al universo cuando tenía sólo unos 890 millones de años.
La tasa de expansión, o constante de Hubble, es un ingrediente clave para medir la edad y la evolución del universo. Al realizar mediciones precisas de la constante de Hubble en diferentes momentos del tiempo, los astrónomos pueden aprender cómo ha cambiado la tasa de expansión con el tiempo y limitar las propiedades del universo, incluida la cantidad de materia normal, materia oscura y energía oscura.
El nuevo resultado confirma los modelos basados en la teoría cosmológica predominante del universo, conocida como modelo Lambda de materia oscura fría, que postula que alrededor del 70 por ciento del universo es energía oscura y el 25 por ciento de materia oscura, con sólo alrededor del cinco por ciento compuesto de materia normal. .
El equipo fue dirigido por el profesor de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Estatal de Ohio, Patrick Petitjean, junto con el ex becario postdoctoral de la Universidad Estatal de Ohio y actual becario Enrico Fermi en la Universidad de Chicago, Jeffrey Cooke, y el astrónomo de ESO en Chile, Jean-Philippe Uzan.
Los hallazgos se publican en la edición del 25 de enero de la revista Science.
Los investigadores observaron dos quásares muy distantes detrás de cúmulos masivos de galaxias con el espectrógrafo multiobjeto de imágenes profundas (DEIMOS) en el telescopio Keck II en Hawaii. Los enormes campos gravitacionales de los cúmulos de galaxias curvan y magnifican la luz de los objetos distantes detrás de ellos, actuando como lentes gigantes que permiten a los astrónomos ver objetos más débiles y distantes.
Esta técnica particular, conocida como lente gravitacional fuerte, proporciona telescopios naturales que magnifican los quásares de fondo, haciendo posible que los astrónomos midan pequeños desplazamientos en la luz de los quásares causados por la expansión del universo entre dos objetos extremadamente distantes.
La ampliación debida a las lentes gravitacionales permitió a los astrónomos detectar fluctuaciones de la luz que se producían en períodos de tiempo muy cortos, lo que les permitió medir eficazmente la tasa de expansión del universo en sólo unas pocas decenas de millones de años.
"Esta es actualmente la medición más precisa de la tasa de expansión del universo jamás realizada", dijo Cooke, autor principal del estudio que ahora se encuentra en la Universidad de Chicago. "Tuvimos que utilizar cuásares magnificados por lentes gravitacionales para obtener una señal significativa".
"Las lentes gravitacionales permiten utilizar los quásares como reglas para medir la distancia entre dos puntos del universo separados por varios miles de millones de años", afirmó Petitjean. "Este regente cósmico nos permite medir con precisión la tasa de expansión del universo, proporcionando limitaciones a los componentes más misteriosos del universo:la materia oscura y la energía oscura".
Añadió que tienen suerte de que haya grupos en primer plano entre los quásares y nosotros, ya que esta distorsión gravitacional permitió al equipo medir la tasa de expansión durante un período muy temprano del universo.
El equipo planea continuar realizando observaciones similares para proporcionar mediciones aún más precisas de cómo ha evolucionado la tasa de expansión del universo con el tiempo. Esas observaciones ayudarán a los astrónomos a limitar aún más los modelos de la evolución del universo y a determinar la naturaleza de las sustancias misteriosas que impregnan gran parte del cosmos y que aún no son detectadas por los telescopios.
