Los equipos de Hubble y Gaia se unen para hacer la medición más precisa hoy
En la década de 1920, Edwin Hubble hizo un descubrimiento revolucionario: resultó que el universo se está expandiendo. Inicialmente, este estado de cosas fue predicho por la Teoría general de la relatividad de Einstein. La velocidad de esta expansión se llama
constante de Hubble . Hasta el día de hoy, con la ayuda de telescopios modernos, como el telescopio Hubble, los astrónomos ya han medido y revisado este valor muchas veces.
Estas mediciones confirmaron que la tasa de expansión aumentó con el tiempo, aunque los científicos no están seguros de por qué.
Las mediciones recientes fueron realizadas por un equipo internacional de científicos que utilizaron datos del Hubble, y luego los compararon con los datos obtenidos en el Observatorio
Gaia de la Agencia Espacial Europea. Como resultado, se obtuvieron las mediciones más precisas de la constante de Hubble hasta la fecha, lo que, sin embargo, no eliminó las preguntas sobre la aceleración cósmica.
Un estudio que describe estos descubrimientos fue publicado en julio en el Astrophysical Journal, titulado: "Los estándares de la cefeida de la Vía Láctea para medir la distancia cósmica y su aplicación a Gaia DR2: implicaciones para la constante de Hubble". En el estudio participaron científicos del Instituto de Investigación Espacial utilizando el telescopio espacial, la Universidad Johns Hopkins, el Instituto Nacional de Astrofísica, la Universidad de California en Berkeley, la Universidad Texas A&M y el Observatorio Europeo Austral.
Tres etapas de medición de la constante de Hubble: medición del paralaje de las cefeidas, medición de galaxias que contienen cefeidas y supernovas de tipo Ia, medición de galaxias distantes que contienen supernovas de tipo Ia.Desde 2005,
Adam Riess , un premio Nobel que trabaja con el Instituto de Investigación Espacial utilizando el telescopio espacial y las Universidades Johns Hopkins, ha estado trabajando para refinar el valor de la constante de Hubble, mejorando y mejorando el proceso de construcción de la
escalera espacial de distancias . Junto con su equipo, conocido como "usando la supernova H0 para calcular la ecuación de estado" (
Supernova H0 para la ecuación de estado , SH0ES), redujeron con éxito el error de medición de la tasa de expansión del universo al 2.2%.
En detalle, los astrónomos han usado tradicionalmente la escala de distancia en astronomía, o la escala de distancia, para medir distancias a objetos distantes en el universo. Está construido sobre la base de hitos tales como
las estrellas variables
Cefeidas , estrellas pulsantes, cuya distancia se puede calcular comparando su brillo absoluto con el visible [y calcular el brillo absoluto en función del período de ondulación / aprox. transl.]. Dichas mediciones se comparan con el desplazamiento al rojo de la luz proveniente de galaxias distantes para determinar qué tan rápido se expande el espacio entre galaxias.
La constante de Hubble también se deriva de esto. Otro método es la observación de la radiación relicta y el seguimiento de la expansión del Universo temprano, cuando han pasado unos 378,000 años desde el Big Bang, de donde se deriva la velocidad de expansión moderna usando la física y la extrapolación. Juntos, estos métodos deberían proporcionar un cronograma para la expansión del Universo desde el principio hasta hoy.
Sin embargo, los astrónomos saben desde hace tiempo que estas dos mediciones no coinciden. En un
estudio anterior , cuando Riess y el equipo también realizaron una investigación utilizando el telescopio Hubble, obtuvieron un valor constante de 73 km / s / Mpc. Mientras tanto, los resultados obtenidos de las mediciones del
Observatorio de Planck (que observó radiación relicta de 2009 a 2013) sugieren que la constante de Hubble debería ser 67 km / s / Mpc, y ciertamente no más de 69, y esta es una diferencia de tanto como 9%
Radiación de reliquia en pseudo coloresComo señaló Riess en un reciente comunicado de prensa de la NASA:
La tensión se convirtió en una verdadera incompatibilidad de nuestra idea del Universo temprano y tardío. Quedó claro que esto ya no era el resultado de un terrible error en una de las dimensiones. Es como si usted predijera el crecimiento de un niño de acuerdo con el calendario de crecimiento de las personas, y luego descubriera que, al madurar, superó con creces las expectativas. Estamos completamente desconcertados.
En este caso, Riss y sus colegas utilizaron el telescopio Hubble para estimar el brillo de las cefeidas distantes, y Gaia proporcionó datos de paralaje (el cambio aparente en la ubicación de un objeto según su punto de vista) necesarios para determinar la distancia. La otra contribución de Gaia fue la medición de distancias de hasta 50 cefeidas de la Vía Láctea, que se combinaron con mediciones del Hubble.
Esto permitió a los astrónomos calibrar con más precisión las cefeidas y utilizar aquellas que están fuera de la Vía Láctea como marcadores. Utilizando las mediciones obtenidas de Hubble y nuevos datos de Gaia, Riss y sus colegas pudieron refinar el valor medido de la velocidad de expansión a 73.5 km / s / Mpc.
El satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea está cumpliendo actualmente su misión de cinco años para construir un mapa de las estrellas de la Vía Láctea.Stefano Casertano del Space Telescope Space Research Institute y miembro del equipo SH0ES agregó:
El Hubble es sorprendentemente bueno para servir como observatorio de propósito general, pero Gaia es el nuevo estándar para la calibración de distancia. Está especialmente diseñado para medir paralaje, fue desarrollado para esto. Gaia ofrece nuevas posibilidades para recalibrar todas las distancias medidas anteriores y confirma nuestro trabajo anterior. Obtenemos el mismo valor para la constante de Hubble, reemplazando todas las calibraciones anteriores de la escala de distancia con solo los valores de paralaje obtenidos de Gaia. Esta es una verificación cruzada de dos observatorios potentes y precisos.
En el futuro, Riess y su equipo esperan continuar trabajando con Gaia para reducir el error asociado con la constante del Hubble al 1% a principios de la década de 2020. Mientras tanto, la discrepancia entre la tasa de expansión actual y la obtenida de los datos de CMB continuará asombrando a los astrónomos.
Al final, esto puede ser una señal de que alguna otra física está trabajando en el Universo, que la materia oscura no interactúa con la materia normal de la forma en que los científicos sospecharon, o que la energía oscura puede resultar aún más exótica de lo que se pensaba anteriormente. Cualquiera sea la razón, ¡está claro que el Universo todavía tiene sorpresas para nosotros!