¿Por qué el descubrimiento de que el universo se está expandiendo un 5-9% más rápido de lo previsto, significa que la teoría de la gravedad de Einstein está incompleta?

Si entiendo correctamente, esta descripción no es del universo expandiéndose más rápido de lo previsto, se está expandiendo más rápido de lo que pensábamos . Eso es muy diferente.

Una predicción toma cosas que conocemos y usa un modelo / teoría particular para decir lo que veremos si buscamos cierta medición u observación. Si vemos algo diferente, entonces lo que comenzamos es incorrecto o la teoría es incorrecta.

En este caso, sin embargo, no estamos formando predicciones usando nuestras teorías para predecir lo que veremos. Estamos observando algo (la tasa de expansión de una parte del universo) y descubriendo que es más rápido de lo que nuestras mediciones anteriores nos hacen creer. Ni siquiera es completamente diferente, solo en el extremo superior de lo que pensamos.

El parámetro se llama la constante de Hubble ([matemática] H_0 [/ matemática] para abreviar) y establece la cantidad de objetos de velocidad de recesión en función de su distancia. Por ejemplo, un valor de 70 km / s / Mpc significa que cada millón de parsecs de distancia de un cúmulo galáctico está lejos de nosotros (en promedio) se alejará 70 km / s más rápido de nosotros debido a la expansión del universo.

¡Pero la Constante del Hubble es realmente difícil de medir! Hay mucho ruido en él, tanto porque las galaxias tienen sus propios movimientos independientes de la expansión como porque la expansión probablemente no sea perfectamente suave de todos modos. A medida que perfeccionamos nuestros métodos de medición, a menudo obtenemos valores muy diferentes para [math] H_0 [/ math]. Durante un tiempo, la gente lo llamaba en broma la Variable Hubble. Eso no está muy mal.

Aquí hay un gráfico que muestra diferentes mediciones de la constante de Hubble en función del año en que se midieron. Esto es solo entre 1996 y 2008. Observe cuán dispersos son los valores y qué tan grandes son las barras de error. Esto dice “tome estos valores con un grano de sal”

A partir de estas mediciones, probablemente cite [math] H_0 [/ math] entre 55 y 80. km / s / Mpc.

El valor en el estudio al que me refiero es [matemáticas] 73.2 \ pm 0.8 km / s / Mpc [/ matemáticas]

Eso está bien dentro de estos límites más amplios, aunque altos. Y el resultado ha sido cuestionado en cualquier caso … puede leer más aquí (así como ver una trama más reciente de la “Constante” de Hubble: los investigadores cuestionan la medición de la constante de Hubble por parte del equipo del premio Nobel Riess

Habiendo parecido más del artículo original, quiero hacer una pequeña adición aquí. La afirmación real no es que la medición difiere de nuestras estimaciones anteriores, a pesar de los informes (¡los comunicados de prensa de los trabajos académicos son una fuente constante de confusión!). La afirmación es que la nueva estimación es significativamente diferente de un conjunto particular de mediciones … las estimadas a partir del Fondo Cósmico de Microondas.

Primero, aquí hay un gráfico más reciente (alguien en los comentarios preguntó bastante razonablemente si las mediciones se habían detenido en 2008):

(Esto es del documento vinculado anteriormente, el valor en rojo es el foco de ese documento, no relevante aquí)

Las medidas para enfocarse son las de WMAP9 y Planck. Estos dan un valor de alrededor de 69 km / s / Mpc con una incertidumbre de quizás 1 km / h / Mpc (es decir, en algún lugar entre 68 y 70. El nuevo valor del valor definitivamente está por encima de eso. Pero no es extraño. Recuerde que con el Higgs las investigaciones esperaron una señal 5 \ sigma (5 desviaciones estándar)? Esta diferencia es (por una estimación rápida) aproximadamente equivalente a a \ sigma = 2.5 Eso es probablemente significativo, pero no exactamente sólido, especialmente dada la variabilidad de las mediciones pasadas (ver en el gráfico de nuevo, ¡este es nuestro mejor trabajo en este momento!)

Si la diferencia es significativa, implicaría que el modelo utilizado para proyectar desde el CMB es incorrecto (el modelo \ Lamba CDM) o la nueva estimación es incorrecta, o hay algo mal con nuestras teorías fundamentales (quizás GR). Ninguno de estos tampoco es evidencia que sacude el mundo, y los dos primeros son mucho más probables que el anterior.

TL / DR: este no es un valor predicho por la teoría, sino un valor medido que es una de las entradas en las predicciones que podríamos hacer. Hay tanto ruido en nuestras mediciones que este valor no es tan sorprendente, aunque la afirmación de certeza es bastante impresionante. Parece estar en desacuerdo con un conjunto de medidas, pero solo si lo hace, eso no dice mucho sobre GR.

En pocas palabras: esta medida no dice nada directamente sobre GR, aunque sugiere que podríamos no tener un modelo tan bueno de cómo funciona GR como esperábamos.

¿Por qué el descubrimiento de que el universo se está expandiendo un 5-9% más rápido de lo previsto, significa que la teoría de la gravedad de Einstein está incompleta?

Es sorprendente encontrar que hay una brecha entre los datos de Hubble y WMAP / Planck.

Cómo explicarlo llevará tiempo y tendremos que esperar para obtener más datos y análisis.

La cosmología es un campo muy joven con un progreso muy rápido. No me sorprende mucho que estas sorpresas sigan sucediendo. Hace unas décadas, tener estimaciones dentro de un orden de magnitud se consideraban resultados precisos, lo mejor que era posible en ese momento. Ahora las barras de error son solo un pequeño%, o menos en algunas mediciones. Con una mayor precisión y nuevos métodos vienen sorpresas, pero se está acercando rápidamente.

Veo este hallazgo como otro zoom en el evento. No espero que derroque la relatividad general.

Pero como dije tenemos que esperar

Einstein originalmente agregó una ‘constante’ para ajustar sus ecuaciones para producir un universo de ‘estado estacionario’, porque eso es lo que él (y otros) creían que era una realidad. El trabajo posterior de Hubble ilustraba, de hecho, que era la teoría del estado estacionario la que era incorrecta.

Einstein agradeció a Hubble (eliminando la ‘constante’) y dijo que estaba agradecido por el hubble ‘que restauraba la belleza’ de sus ecuaciones.

La ‘relatividad’ NO predijo un universo ‘inmutable’, sino uno que está en un estado de cambio.

rafe

Como dijo Víctor, este tipo de anuncios reflejan refinamiento, no refutación, de resultados anteriores. Es parte de la naturaleza de autocorrección de la ciencia en la que los hilos de evidencia alternativos se clasifican para restringir los errores inherentes a todos los métodos de medición.
Si los nuevos resultados hubieran variado en un 1000% de los resultados anteriores, o incluso en un 100%, podría indicar un motivo de preocupación. Un cambio de 5 o 10% es más como confirmación que conflicto.