Los cosmólogos luchan por comprender la tensión aparente al medir la tasa actual de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble.Las observaciones del universo temprano (principalmente en el fondo cósmico de microondas) indican constantes de Hubble que son mucho más bajas que las obtenidas de las observaciones del universo tardío (principalmente supernovas).Un equipo de astrónomos analizó los datos para encontrar que una forma posible de aliviar esta tensión es permitir que la constante de Hubble evolucione paradójicamente con el tiempo.El resultado es una nueva física… O podría indicar un malentendido de los datos.
“El punto es que parece haber una tensión entre los valores más grandes para las observaciones espaciales tardías y los valores más bajos para las observaciones espaciales tempranas”, dijo Enrico Rinaldi, coautor del estudio y miembro del Departamento de Ciencias. Física en la Universidad de Michigan. .“La pregunta que planteamos en este artículo es ¿qué pasaría si la constante de Hubble no fuera constante?¿Y si realmente cambiara?
Algo se ha podrido en el estado del universo.
Los cosmólogos utilizan una variedad de sondas y observaciones para determinar las propiedades fundamentales de nuestro universo.Quieren medir su edad, contenido, tasa de expansión, etc.Después de casi un siglo de intensa investigación, los cosmólogos han desarrollado un modelo coherente y coherente del universo.En resumen, nuestro universo tiene unos 13.770 millones de años, está en constante expansión y en su mayor parte es energía oscura ymateria oscura– La materia normal, como las estrellas, los planetas y las nubes de gas, constituyen una minoría brillantemente iluminada de los componentes cósmicos.
Dejando de lado los grandes misterios de la verdadera naturaleza de la energía oscura y la materia oscura, los cosmólogos en los últimos años se han enfrentado a otro enigma decepcionante. Es solo otra sonda.No están de acuerdo con la tasa actual de expansión., conocida como la constante de Hubble.
Las mediciones del universo joven, como el fondo cósmico de microondas (el patrón de resplandor emitido cuando el universo se enfrió desde su estado de plasma cuando tenía 380 000 años), revela una constante de Hubble de aproximadamente 68 km/s/s. Mpc (es decir, por cada millón de parsecs que se alejan de nuestro punto de vista, la tasa de expansión del universo aumenta en 68 kilómetros por segundo).
Sin embargo, mediciones más locales y posteriores del universo, como las observaciones de supernovas, están sesgadas hacia una respuesta diferente. Es decir, una constante de Hubble igual a 74 km/s/Mpc.
vaciarlo
Un equipo de astrónomos dirigido por Maria Dainotti, profesora asistente en la Universidad Astronómica Nacional de Japón, profesora asistente en la escuela secundaria SOKENDAI en Japón y científica en el Instituto Americano de Ciencias Espaciales.profundizar más en esta discrepancia.El estudio fue publicado en la edición de mayo del Astrophysical Journal.
El equipo se concentró en el trabajo.supernova tipo 1a, este es un tipo específico de explosión que ocurre cuando una enana blanca acumula demasiada masa de su compañera, lo que desencadena un evento de fusión fuera de control.Este evento de fusión tiene aproximadamente el mismo brillo cada vez que ocurre, lo que permite a los astrónomos usar la supernova como una “vela estándar”. Ahora que sabemos qué tan brillante debe ser la supernova, podemos comparar qué tan brillante es la supernova y calcular la distancia. .Los astrónomos pueden calcular la historia de expansión del universo combinando muchas de estas medidas en una amplia gama de distancias.
Usando una lista de más de 1,000 observaciones de supernovas, el equipo las separó en diferentes contenedores de rango de distancia, cada uno representando un número igual de supernovas.Luego midieron la constante de Hubble usando cada contenedor.En la cosmología estándar, la tasa de expansión del universo cambia constantemente a medida que evoluciona, pero la constante de Hubble es un número fijo. Esta es la tasa de expansión del universo en este momento.
Cada contenedor en una supernova debería producir la misma constante de Hubble, pero los investigadores permitieron que la constante de Hubble no fuera tan constante en su análisis. Permitieron la posibilidad de cambiar con el tiempo.Puede usar otros contenedores para probar si la constante de Hubble es fija o si realmente ha cambiado en varios contenedores.
“Si es una constante, la distancia no debería ser diferente al extraer de diferentes contenedores.Pero nuestro resultado principal es que en realidad cambia con la distancia”, dijo Rinaldi.”La tensión de la constante de Hubble se puede describir como la dependencia intrínseca de esta constante de la distancia del objeto que utiliza”.
no constante
En última instancia, los astrónomos descubrieron que al agregar cierta flexibilidad al modelo cosmológico estándar (al permitir que la constante de Hubble cambie con el tiempo), podían aliviar casi cualquier tensión entre las mediciones del fondo de microondas cósmico y la supernova.Los investigadores pudieron estimar la constante de Hubble en evolución como el tiempo de fondo de microondas cósmico y comparar los resultados con los resultados.
“Los parámetros extraídos siguen siendo compatibles con nuestra comprensión cosmológica estándar”, dijo.“Pero esta vez se mueve solo un poco al cambiar de distancia. Este pequeño cambio es suficiente para explicar por qué tenemos esta tensión”.
Los nuevos resultados no sorprenden en absoluto.Siempre es posible hacer coincidir diferentes observaciones agregando más complejidad al modelo.En este caso, los investigadores agregaron una nueva variable, qué tan rápido cambia la constante de Hubble con el tiempo, y pudieron encontrar una manera de vincular las mediciones tempranas y tardías de la constante de Hubble.Además, este estudio no encontró ninguna medida estadísticamente significativa de estas diversas constantes de Hubble.Aunque se alivió la tensión en la observación del universo, no fue posible concluir que la constante de Hubble cambia con el tiempo.
Si estos resultados se mantienen, los teóricos podrían proporcionar un camino para introducir nueva física en el universo para explicar la tensión constante de Hubble.O también podría significar que las supernovas no son tan “estándar” como pensamos, y quizás algún sesgo pueda filtrarse en las observaciones y estropear las mediciones de la constante de Hubble.