Si ha estado siguiendo el desarrollo de la astronomía en los últimos años, probablemente haya oído hablar de la llamada “crisis cosmológica”, en la que los astrónomos se preguntan si hay algún problema con nuestra comprensión actual del universo.Esta crisis gira en torno a la velocidad a la que se expande el universo. Las mediciones actuales de la tasa de expansión del universo no coinciden con las mediciones de la tasa de expansión del universo primitivo.Los astrónomos no pueden explicar la discrepancia porque no hay indicios de por qué estas medidas pueden no coincidir.
El primer paso para desentrañar este misterio es probar una nueva forma de medir la tasa de expansión.enpapelInvestigadores del University College London (UCL), publicado la semana pasada, sugieren que la observación de las colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros podría generar mediciones nuevas e independientes de la tasa de expansión del universo.
Demos un paso atrás por un momento y discutamos el status quo.Cuando miramos al espacio, las galaxias más distantes parecen alejarse de nosotros más rápido porque el universo mismo se está expandiendo.Esto se expresa como un número conocido como la constante de Hubble, generalmente registrada como la velocidad (en kilómetros por segundo) de una galaxia a 1 megaparsec (Mpc) de distancia.
Una de las mejores formas de medir la constante de Hubble es observar un objeto conocido como la variable Cefeida.Las cefeidas son estrellas que se iluminan y oscurecen con regularidad, y su brillo coincide con su período (la cantidad de tiempo que tarda en oscurecerse y volverse a iluminar).La regularidad de estos objetos permite estimar la distancia, y la investigación de muchas Cefeidas arroja una constante de Hubble de unos 73 km/s/Mpc.Las supernovas de tipo 1A son otro objeto común de brillo conocido y orbitan la constante de Hubble alrededor de 73 km/s/Mpc.
Por otro lado, las primeras etapas de la expansión del universo se pueden medir observando el resplandor del Big Bang, conocido como radiación de fondo cósmico de microondas (CMB).La mejor medición para CMB fue con la nave espacial Planck de la Agencia Espacial Europea, que publicó los datos finales en 2018. Planck observó una constante de Hubble de 67,66 km/s/Mpc.
La diferencia entre 67 y 73 no es significativa, y al principio parecía que la explicación más probable para la diferencia era un error del dispositivo.Sin embargo, observaciones posteriores mostraron que las barras de error para estas mediciones se estrecharon lo suficiente como para que las diferencias fueran estadísticamente significativas.¡Verdaderamente una crisis!
Es aquí donde los investigadores de la UCL esperan intervenir. Proponen un nuevo método para medir la constante de Hubble que no depende en absoluto de los otros dos métodos.Comience con mediciones de ondas gravitacionales. Una onda en el espacio-tiempo causada por la colisión de un objeto masivo, como un agujero negro.Las primeras ondas gravitacionales se detectaron recientemente en 2015 y aún no se han asociado con un impacto visible.
Como investigador sénior Stephen FeeneyExplicar, “Todavía no hemos detectado la luz de esta colisión.Sin embargo, la mayor sensibilidad de los equipos que detectan ondas gravitacionales y los nuevos detectores en India y Japón harán avances significativos en la cantidad de este tipo de eventos que podemos detectar”.
Las ondas gravitacionales se pueden usar para señalar la ubicación de estas colisiones, pero para medir la velocidad de una colisión, también debe medir la luz de la colisión.Una colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones puede ser un tipo de evento que produzca ambos.
Cuando vea suficientes de estas colisiones, puede usarlas para generar nuevas mediciones de la constante de Hubble.
El equipo de UCL usó simulaciones para estimar cuántas colisiones de estrellas de neutrones y agujeros negros ocurrirán durante la próxima década.Descubrieron que los detectores de ondas gravitacionales de la Tierra podrían detectar 3000 de ellas antes de 2030, de las cuales unas 100 también generarían luz visible.
Eso será suficiente.Entonces, para 2030 tendremos nuevas mediciones de la constante de Hubble.Todavía no sabemos si las nuevas medidas coincidirán con las medidas CMB, con las medidas Cefeidas/Tipo 1A, o si no con ambas.Pero cualquiera que sea el resultado, será un paso importante para resolver el acertijo.Eso podría detener la crisis cosmológica, o empeorarla, para echar un vistazo más de cerca a nuestro modelo del universo y admitir que hay más cosas que no sabemos sobre el universo de lo que pensábamos.
Aprende más: “La colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones resuelve la disputa sobre la expansión cósmica.”UCL.
Stephen M. Feeney, Hiranya V. Peiris, Samaya M. Nissanke y Daniel J. Mortlock, “Perspectivas para medir la constante de Hubble a través de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros.“Carta de revisión física.
Imagen principal: Agujero negro tragándose una estrella de neutrones.Crédito: Dana Berry/NASA.