El misterio de la velocidad de expansión del universo

En astronomía existen dos medidas que indican la expansión del universo, conocidas como la "constante de Hubble". Una se calcula a partir de observaciones de supernovas y la segunda a partir del "fondo cósmico de microondas", es decir, la radiación que comenzó a fluir libremente por el universo poco después del Big Bang. Sin embargo, estas dos mediciones difieren entre ellas en un 10% aproximadamente, lo que ha provocado un amplio debate en la comunidad de físicos y astrónomos. Si ambas mediciones son exactas, significaría que la teoría actual de los expertos sobre la composición del universo está incompleta.

 

Gracias a los datos obtenidos de una supernova ampliada en cuatro imágenes y mediante el uso de una técnica pionera, unos científicos han medido la velocidad de expansión del universo y el resultado reabre un antiguo debate que podría ayudar a la comunidad científica a determinar con mayor precisión la edad del universo y a conocer la verdadera velocidad a la que se expande el universo.

 

El trabajo, dividido en dos estudios, lo ha realizado un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Minnesota en Estados Unidos, en el que participa José María Diego, investigador del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Cantabria (UC), todas estas entidades en España. En total, han participado científicos de 28 instituciones repartidas en cuatro continentes (América, Europa, Asia, y Oceanía).

 

"Si nuevas mediciones independientes confirman este desacuerdo entre las dos mediciones de la constante de Hubble, se convertiría en una grieta en la armadura de nuestra comprensión del cosmos", afirma Patrick Kelly, autor principal de ambos estudios y profesor en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. "La gran pregunta es si existe un problema con una de las mediciones o con ambas. Nuestra investigación lo aborda utilizando una forma independiente y completamente diferente de medir la velocidad de expansión del universo”, añade.

 

El equipo ha sido capaz de calcular este valor utilizando datos de una supernova descubierta por Kelly en 2014: se trata del primer caso de una supernova con múltiples imágenes, es decir, el telescopio capturó cuatro imágenes diferentes del mismo evento cósmico. En el trabajo actual, el investigador del IFCA ha realizado el modelado de uno de los tipos de lente usados en un proyecto anterior (WSLAP+). “Hace un par de años realizamos un trabajo previo muy similar, donde Jesús Vega-Ferrero, un antiguo compañero del IFCA, fue autor principal”, explica Diego.

 

Estas cuatro imágenes de la supernova se han obtenido porque la luz de esta fue atraída gravitacionalmente por un cúmulo de galaxias, un fenómeno en el que la masa del cúmulo curva y amplía la luz de la fuente observada. Gracias al tiempo transcurrido entre la aparición de las imágenes de 2014 y 2015, los investigadores pudieron medir la constante de Hubble utilizando una teoría desarrollada en 1964 por el astrónomo noruego Sjur Refsdal, que hasta entonces había sido imposible poner en práctica.

 

Imagen del cúmulo de galaxias Abell 370. (Foto: ESA / Hubble / NASA)

 

“Los hallazgos de los investigadores no zanjan el debate”, señala Kelly, pero sí proporcionan más información sobre el problema y acercan a los físicos a la obtención de la medida más precisa de la edad del universo. "Nuestra medición favorece el valor del fondo cósmico de microondas, aunque no puede excluir el valor obtenido con supernovas más cercanas", aclara. "Si las observaciones de futuras supernovas que también estén gravitatoriamente ligadas por cúmulos arrojan un resultado similar, entonces se identificaría un problema con el valor actual de las supernovas, o con nuestra comprensión de la materia oscura de los cúmulos de galaxias".

 

Uno de los estudios se ha publicado en la revista académica Science. El otro, en la revista académica The Astrophysical Journal. (Fuente: Rebeca García / IFCA / CSIC)