Uno de los mayores desafíos al medir la expansión del universo es el hecho de que muchos de los métodos que usamos dependen del modelo.El ejemplo más famoso es el uso de supernovas distantes, que compara el brillo aparente con el brillo estándar de una supernova de tipo Ia para encontrar la distancia.Pero conocer el brillo estándar depende de compararlo con el brillo de la variable Cefeida, que se determina midiendo las distancias de las estrellas cercanas a través del paralaje.Cada paso en esta escala de distancia cósmica depende del paso anterior.
Esto no significa necesariamente que nuestras medidas de distancia sean incorrectas, pero las hace más susceptibles a errores del sistema.En los últimos años, nuestras diversas medidas de expansión cósmica hanno estoy muy de acuerdoEntonces, un error sistemático ha penetrado en los datos o hay algo mal con el modelo del universo.Una forma de salir de esta confusión es encontrar nuevas formas de medir la expansión del universo.Prefiero el método agnóstico del modelo.Hemos logrado avances significativos en esta área.Los métodos que utilizan fenómenos como los máseres astronómicos y las ondas gravitatorias han mostrado muchas posibilidades.Y un estudio reciente publicado en Physical Review A presenta un método que utiliza cuásares y lentes gravitacionales.
Los cuásares son objetos increíblemente brillantes y distantes.Están impulsados por agujeros negros supermasivos activos en galaxias jóvenes.La luz que vemos de los cuásares ha viajado miles de millones de años para llegar a nosotros, tiempo durante el cual el universo se ha desplazado hacia el rojo debido a la expansión del universo.En lugar de medir la distancia de estos cuásares, el nuevo método analiza los cuásares reflejados gravitacionalmente por una galaxia más cercana.
Cuando una galaxia está entre nosotros y un quásar distante, la masa gravitatoria de la galaxia desvía la luz del quásar alrededor de la galaxia.Como resultado, a menudo vemos múltiples imágenes de cuásares en lugar de una sola.Cada una de estas imágenes es el resultado de un camino diferente de luz que es reflejado por la galaxia.Debido a las lentes gravitatorias, las trayectorias de la luz en estas imágenes pueden diferir en decenas de años luz.Entonces, las imágenes de cuásares que vemos pueden tener diferentes edades por décadas.Debido a que el universo siempre se está expandiendo, las imágenes de cuásares jóvenes tienen menos desplazamiento al rojo que las imágenes más antiguas.
La idea detrás de esta nueva tarea es sorprendentemente simple.Puede saber cuánto se ha expandido el universo en 10 o 100 años simplemente comparando los corrimientos al rojo de las imágenes de cuásares de lentes cerca de las galaxias.Si hace esto para galaxias a diferentes distancias, puede determinar no solo la tasa de expansión del universo, sino también si esa tasa ha cambiado con el tiempo.
En la práctica, es muy difícil comparar estos corrimientos al rojo.La diferencia de corrimiento al rojo entre las dos imágenes del cuásar es extremadamente pequeña, y debido a que la luz ha viajado tan lejos, las líneas espectrales están oscurecidas por el gas que ha pasado para alcanzarnos.Es un efecto conocido como dilatación Doppler.Por lo tanto, no podemos comparar directamente los desplazamientos al rojo.
Para superar este problema, el equipo propone un método llamado puntos correlacionados con la intensidad.Este método toma la luz extendida por Doppler de una imagen de cuásar y la comprime en una línea media.La principal diferencia es la diferencia en el corrimiento al rojo, ya que las imágenes de las dos lentes tienen un ensanchamiento Doppler similar cuando se comprimen.A continuación, puede comparar las dos imágenes en un método de interferencia o blob.Este es un efecto óptico similar a dos notas ligeramente diferentes que interfieren para crear un tono irregular.
En principio, este método podría proporcionar una medida detallada de la evolución de la expansión del universo y resolver las tensiones de la cosmología moderna.El siguiente paso es crear un detector para un telescopio terrestre que pueda realizar tales mediciones.
referencia:Merlín, R., et al.“Spots correlacionados por intensidad como técnica para eliminar el ensanchamiento Doppler.”Revisión física A 103.4 (2021): L041701.