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1 de Junio de 2004
Cosmología

La constante de Hubble y el universo en expansión

El valor de H0, la velocidad de expansión del universo, podría, merced a su refinamiento reciente, allanar el camino de la investigación cosmológica.

La galaxia espiral NGC 4414 se aleja de nosotros, arrastrada por la expansión del universo. El ritmo al que se expande el universo, descrito por la constante de Hubble, se determina midiendo las velocidades y las distancias de las galaxias. Sin embargo, la medición precisa de galaxias distantes resulta muy difícil. El lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble en 1990 facilitó la tarea. NGC4414 se halla casi a 19,1 megapársecs de distancia (unos 62 millones de años luz), y se aleja a una velocidad de unos 1400 kilómetros por segundo. [CORTESIA DE NASA, HUBBLE HERITAGE TEAM/STSCI/AURA Y WENDY FREEDMAN]

En síntesis

Las ecuaciones que describen la evolución del universo dependen de varios parámetros; entre ellos, la tasa de expansión, la densidad de materia y la constante cosmológica.

Hace unos años, el telescopio espacial Hubble logró la primera determinación precisa de la velocidad a la que se expande el universo actual: unos 70 kilómetros por segundo y por megapársec.

Combinado con las estimaciones de la edad del cosmos, aquel resultado apuntaló la imagen de un universo en expansión acelerada y dominado por un misterioso agente: la energía oscura.

Quizá sea yo la única astrónoma que se haya quedado encerrada en una especie de jaula en lo más alto de un gran telescopio. Fue en la cumbre del Mauna Kea, a más de 4000 metros de altura. Hace veinte años, antes de que pasáramos las noches en cálidas salas de ordenadores, los astrónomos observábamos en pequeñísimos cubículos situados en el foco primario de los telescopios gigantes. Aunque las largas noches de invierno eran insoportablemente frías, contemplábamos hermosas vistas del oscuro cielo nocturno y escuchábamos música con auriculares mientras registrábamos imágenes y espectros de nuestros blancos celestes. Una noche, terminada la sesión, un ascensor se quedó atascado y no pude abandonar la jaula. No fue un inconveniente menor: el lavabo más cercano quedaba doce metros más abajo y yo estaba, no fue muy agradable, embutida en un doble mono de esquí. Pasaron siete horas antes de que un grupo de ingenieros subiera desde el nivel del mar, trepara por la cúpula del telescopio y liberara el ascensor con una palanca. ¿Por qué nos sometíamos los astrónomos a tales estrecheces?

Como cosmóloga dedicada a la observación, puedo decir que las satisfacciones compensan con creces las incomodidades ocasionales. Pretendemos entender la formación y la evolución del universo. Para ello, recurrimos a observaciones y experimentos que como respuesta nos proporcionan números: los valores de los parámetros cosmológicos. Aprendemos así acerca del universo: cuánta materia contiene, si está curvado o es plano, incluso cómo acabará quizá. Para comprender el significado de estos números y el porqué de que se persiga su determinación, se requiere un breve repaso de la historia.

La moderna ciencia de la cosmología se basa en la relatividad general —la teoría de la gravitación de Albert Einstein—, cuyas ecuaciones describen el comportamiento global de la materia, la energía y el espaciotiempo. Algunas soluciones de estas ecuaciones, especialmente las encontradas por el matemático ruso Alexander Friedmann en el decenio de 1920, sugieren que el universo nació de una «gran explosión» (big bang) en un estado muy denso y caliente. Desde entonces se ha estado expandiendo. La dinámica de la expansión se expresa mediante las ecuaciones de Friedmann, que describen la evolución del universo según su densidad y geometría. Su aplicación exige que sepamos el valor de algunos parámetros que contienen: H, el parámetro de ­Hubble, que define el ritmo de la expansión; Ωm, la densidad de masa del universo; y Ωk, la curvatura del universo. La ecuación no determina sus valores. Hay que medirlos.

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