MISTERIO DE LA EXPANSIÓN CÓSMICA ALCANZA NIVEL DE "CRISIS"

CIENCIA GLOBAL

EUROPA (ANB / Información de DW Noticias).- ¿Qué ocurre cuando el universo no sigue las reglas que creíamos entender? ¿Y si nuestros modelos más fundamentales estuvieran equivocados?

Una vez más, el universo nos recuerda lo mucho que nos queda por comprender sobre sus misterios más profundos. En un nuevo giro que está sacudiendo los cimientos de la cosmología moderna, recientes mediciones no solo confirman resultados anteriores controvertidos sobre la rápida expansión del cosmos, sino que profundizan el enigma: el universo se expande más rápido de lo que nuestros modelos teóricos pueden explicar. La discrepancia es tan significativa que los expertos han dejado de referirse a ella como una mera "tensión" y ahora hablan abiertamente de una "crisis de Hubble", señalando un posible punto de inflexión en nuestra comprensión del cosmos.

 

El dilema se remonta a 1929, cuando Edwin Hubble descubrió que el universo se expande constantemente. Desde entonces, los científicos han intentado determinar con precisión la velocidad de esta expansión, conocida como la constante de Hubble, usando dos métodos diferentes.

 

Midiendo la expansión: dos caminos divergentes

Por un lado, las mediciones directas emplean "velas estándar": objetos con luminosidad conocida, como las supernovas de tipo Ia o las variables Cefeidas. Midiendo su brillo aparente, se determina su distancia y se compara con la velocidad a la que se alejan, deducida de su corrimiento al rojo. Según Space.com, estas observaciones sugieren que la constante de Hubble ronda los 73 kilómetros por segundo por megapársec (73 km/s/Mpc).

 

El segundo método mira hacia el pasado más remoto del universo, estudiando la luz más antigua que podemos detectar: el fondo cósmico de microondas (CMB), emitido cuando el universo tenía apenas 379.000 años. El satélite Planck de la Agencia Espacial Europea analizó esta radiación primigenia y, aplicando el modelo estándar de la cosmología (dominado por la materia oscura fría y la energía oscura, que opera bajo la provincia de la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein), predijo un valor de 67,4 km/s/Mpc. Ambas mediciones son muy precisas, pero incompatibles entre sí, y de esa disparidad nace la llamada "tensión de Hubble".

Un nuevo descubrimiento agudiza la crisis

Ahora, un nuevo descubrimiento ha agitado aún más las aguas de este debate cosmológico. Un equipo dirigido por Dan Scolnic, de la Universidad Duke, y Adam Riess, de la Universidad Johns Hopkins, ha encontrado evidencia que profundiza la crisis en nuestro propio "vecindario" cósmico.

 

Según su estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, el cúmulo de galaxias de Coma –uno de los grupos de galaxias más cercanos a la Tierra– está significativamente más cerca de lo que debería estar: Space.com reporta que se encuentra a 321 millones de años-luz de distancia, mientras que el modelo estándar predice que debería estar a 359 millones de años-luz. Esta discrepancia de 38 millones de años-luz no es un simple error de medición, sino un nuevo indicio de que algo fundamental podría estar fallando en nuestra comprensión del cosmos.

 

"Me gusta pensar en la tensión de Hubble como cuando eras un niño en la consulta del médico", explica Scolnic en declaraciones recogidas por Space.com. "El médico podría decir, bueno, si eres así de grande cuando eres joven, serás así de grande cuando seas adulto... En astronomía podemos hacer lo mismo con imágenes del fondo cósmico de microondas, que es cuando el universo era un bebé, para predecir lo grande y rápido que se estaría expandiendo el universo hoy en día. Y luego los astrónomos como yo podemos ir y medir la expansión del universo hoy. Y esta no coincide con la predicción".

 

Los resultados del equipo de Scolnic son especialmente significativos porque el cúmulo de Coma ha sido estudiado durante décadas, mucho antes de que existiera el debate sobre la tensión de Hubble. Como señala el investigador en un comunicado de la Universidad de Duke, "este cúmulo está en nuestro patio trasero, se ha medido mucho antes de que nadie supiera lo importante que iba a ser".

La escalera cósmica: mediciones precisas

Para Scolnic, esta nueva medición sirve como primer peldaño de una "escalera cósmica" que calibra todas las demás distancias. No solo coincide con estudios previos que también situaban a Coma a unos 320 millones de años luz, sino que intensifica la discrepancia entre la realidad observada y la predicción del modelo cosmológico. En otras palabras, como señala la Universidad de Duke, la medición coincide con la tasa de expansión del universo tal y como la han medido recientemente otros equipos, pero no tal y como la predice nuestra comprensión actual de la física. "La tensión se convierte ahora en crisis", advierte el propio Scolnic.

 

Para llegar a esta conclusión, los investigadores emplearon una innovadora "escalera cósmica" basada en datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI). Como peldaño fundamental de su medición, estudiaron 12 supernovas de tipo Ia en el cúmulo de Coma. Estas explosiones estelares actúan como "velas estándar" perfectas: su brillo es tan predecible que permiten calcular distancias cósmicas con gran precisión. Utilizando esta nueva calibración, el equipo calculó que la constante de Hubble es de 76,5 kilómetros por segundo por megaparsec, lo que significa que cada segmento del universo de 3,26 millones de años-luz se expande 76,5 kilómetros cada segundo, una velocidad significativamente mayor que la predicha por el modelo estándar.

 

Desde su ubicación en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, DESI observa actualmente más de 100.000 galaxias. "La colaboración DESI hizo la parte realmente difícil", dijo Scolnic, aunque añadió que "a su escalera le faltaba el primer peldaño".

 

En el pasado hay quienes han apuntado a enterrar esta tensión. En el verano de 2024, un equipo dirigido por Wendy Freedman (Universidad de Chicago) midió la distancia a diez galaxias usando el telescopio espacial James Webb y obtuvo un valor que coincidía con el modelo estándar. Pero, como señala Scolnic, basarse únicamente en diez galaxias es arriesgado, y los nuevos resultados de Coma devuelven el enigma a primera línea.

 

"No debemos apresurarnos a desechar lo que nos ha servido tan bien hasta ahora", advierte Scolnic, reconociendo que los datos del cúmulo de Coma dejan poco espacio para negar la existencia de la tensión de Hubble.

 

¿Qué significa todo esto?

En ese sentido, los científicos se enfrentan a dos posibilidades: o hay algún error en nuestras mediciones (algo cada vez menos probable dado que diferentes equipos obtienen resultados similares), o nuestro modelo del universo necesita una revisión seria.

 

Algunas explicaciones tentativas sugieren que podría haber habido una explosión adicional de energía oscura en el universo primitivo, o que partículas exóticas llamadas axiones podrían haber inyectado energía extra en el cosmos temprano. Pero como señala Space.com, todo sigue siendo especulativo.

 

Lo que está claro es que esta discrepancia ya no puede ignorarse. Como sentencia Scolnic: "Estamos presionando muy fuerte contra los modelos que hemos estado utilizando durante dos décadas y media, y estamos viendo que las cosas no coinciden. Esto puede estar cambiando nuestra forma de pensar sobre el universo, ¡y es emocionante! Todavía quedan sorpresas en cosmología y quién sabe qué descubrimientos vendrán después".

 

Editado por Felipe Espinosa Wang con información de Space.com, la Universidad Duke y Cosmos.