Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

20 de Julio de 2020
Cosmología

El misterio sobre la expansión del universo sigue ahondándose con los nuevos datos

Un mapa de los rescoldos de la gran explosión, esperado desde hacía tiempo, no zanja el debate sobre la velocidad a que se expande el universo.

El Telescopio de Cosmología de Atacama [M. Devlin].

Un nuevo mapa del universo primitivo ha reforzado un entuerto que viene de lejos en astronomía, relativo a la velocidad a que se expande el cosmos. Los datos, recogidos con un telescopio instalado en el desierto de Atacama, en Chile, respaldan estimaciones anteriores de la edad, geometría y evolución del universo. Pero sus hallazgos chocan con otras mediciones de la velocidad a que las galaxias se alejan unas de otras; predice que el universo tendría que estar expandiéndose a un ritmo claramente más lento que el realmente observado.

El Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) ha cartografiado el fondo cósmico de microondas, la radiación que es el «rescoldo» de la gran explosión. Los hallazgos, basados en datos recogidos entre 2013 y 2016, se difundieron en la Red el 15 de julio mediante dos prepublicaciones (esta y esta) subidas al repositorio arXiv.

La radiación del fondo cósmico de microondas viene de todas las direcciones, pero no es perfectamente uniforme: sus variaciones a lo largo y ancho del cielo revelan las ligeras diferencias de temperatura, de menos de 0,03 kelvin, entre las regiones del universo en los primeros tiempos de este. En los últimos veinte años, los cosmólogos han utilizado esas variaciones minúsculas, junto con  una teoría bien asentada, el llamado modelo estándar de la cosmología, para calcular algunas de las características clave del universo, entre ellas su edad y la densidad de la materia.

Los cosmólogos se han valido también de las variaciones para predecir el ritmo al que el universo se está expandiendo actualmente, la magnitud que lleva el nombre de constante de Hubble en honor del astrónomo estadounidense Edwin Hubble.

El telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea cartografió el cielo entero del fondo cósmico de microondas entre 2009 y 2013 con una precisión sin precedentes; se considera que sus observaciones son la piedra de toque de la cosmología basada en el fondo cósmico de microondas. Los datos del ACT vindican ahora los datos del Planck: arrojan un valor muy parecido de la constante de Hubble.

Pero ninguno de los dos concuerda con las mediciones directas de la constante de Hubble, discrepancia a la que se ha venido a conocer con el nombre de «tensión de la constante de Hubble». Los astrónomos que para calcular el ritmo de la expansión usan el brillo de tipos particulares de estrellas y explosiones de supernova, que en conjunto reciben el nombre de candelas estándar, obtienen que las galaxias se apartan unas de otras alrededor de un 10 por ciento más deprisa de lo que predicen los mapas de la radiación cósmica de fondo.

Muchos investigadores tenían la esperanza de que a medida que las técnicas fueran más precisas la diferencia se redujese. Muy al contrario, al empequeñecerse las barras de error en cada tipo de estudio la incompatibilidad solo se ha vuelto más notoria.

Un fragmento del nuevo mapa de la radiación del fondo cósmico de microondas; representa una región del espacio con un ancho de 20.000 millones de años luz [Colaboración ACT].

El ACT es el primer experimento sobre el fondo cósmico de microondas que podría haber puesto en entredicho los resultados del Planck, dice Erminia Calabrese, cosmóloga de la Universidad de Cardiff, en el Reino Unido, que dirigió el análisis de los datos. El diseño y la situación del telescopio, justo dentro de los Trópicos, le permiten cartografiar una parte del cielo del fondo cósmico de microondas mayor que lo que era posible con los demás telescopios instalados en tierra o en globos, que tenían que limitarse a regiones menores.

Cartografiar el cielo a gran escala es crucial para calcular los parámetros clave de la expansión cósmica, dice Calabrese. Otro punto fuerte del ACT es la remodelación que sufrió en 2013, gracias a la cual puede hacer mediciones precisas de la polarización de la radiación del fondo cósmico de microondas, dice la investigadora principal Suzanne Staggs, de la Universidad de Princeton, en Nueva Jersey. Los datos de la polarización ponen de manifiesto el modo en que las galaxias situadas en primer plano afectan a la propagación de la radiación del fondo de microondas y sirven para que las mediciones cosmológicas sean más precisas.

«Por primera vez, tenemos dos conjuntos de datos medidos independientemente y con precisión suficiente para comparar», dice Calabrese. También fue miembro del equipo de Planck; dice que ha sido un alivio que las predicciones de los dos experimentos sobre la constante de Hubble coincidan con un margen del 0,3 %.

Esta concordancia entre el ACT y el Planck en lo que se refiere a la constante de Hubble es «un hito verdaderamente de marca mayor», según Paul Steinhardt, físico teórico de la Universidad de Princeton. «Me impresiona mucho la calidad de los nuevos datos y de su análisis», añade.

«Siempre es bueno tener comprobaciones independientes y creo que esto proporciona realmente una», dice Wendy Freedman, astrónoma de la Universidad de Chicago y pionera de la candelas estándar. Adam Riess, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, que ha dirigido buena parte de los trabajos más avanzados con las candelas estándar, dice que la coincidencia de los datos del ACT con los del Planck «da seguridad» y «testimonia la calidad y meticulosidad del trabajo de los investigadores».

Pero la tensión de la constante de Hubble se mantiene. Las técnicas desarrolladas por varios equipos, entre ellos el de Wendy Freedman, podrían disiparla. Steinhardt cree que las mediciones acabarán convergiendo a medida que los experimentalistas perfeccionen sus métodos.

Pero Riess dice que quizá sea el modelo estándar de la cosmología lo que está equivocado. «Mi corazonada es que está pasando algo interesante».

Otra vista del Telescopio de Cosmología de Atacama [Debra Kellner].

Davide Castelvecchi/Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Nature Research Group.

Referencia: «The Atacama Cosmology Telescope: A Measurement of the Cosmic Microwave Background Power Spectra at 98 and 150 GHz», de Steve K. Choi et al., en arXiv:2007.07289 [astro-ph.CO], y «The Atacama Cosmology Telescope: arcminute-resolution maps of 18,000 square degrees of the microwave sky from ACT 2008-2018 data combined with Planck», de Sigurd Naess et al., en arXiv:2007.07290 [astro-ph-IM].

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.