3 de junio de 2016
El Hubble de la NASA encuentra que el universo se expande más rápido de lo esperado
Esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra una de las galaxias en la encuesta para refinar la medición de la velocidad con la que el universo se expande con el tiempo, llamada constante de Hubble.
Créditos: NASA, ESA y A. Riess (STScI / JHU)
Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han descubierto que el universo se está expandiendo entre un 5 y un 9 por ciento más rápido de lo esperado.
“Este sorprendente hallazgo puede ser una pista importante para comprender esas partes misteriosas del universo que constituyen el 95 por ciento de todo y no emiten luz, como energía oscura, materia oscura y radiación oscura”, dijo el líder del estudio y Premio Nobel Adam Riess of the Space Telescope Science Institute y Johns Hopkins University, ambas en Baltimore, Maryland.
Los resultados aparecerán en un próximo número de The Astrophysical Journal.
El equipo de Riess hizo el descubrimiento al refinar la tasa de expansión actual del universo con una precisión sin precedentes, reduciendo la incertidumbre a solo 2.4 por ciento. El equipo realizó las mejoras desarrollando técnicas innovadoras que mejoraron la precisión de las mediciones de distancia a galaxias lejanas.
El equipo buscó galaxias que contengan estrellas Cefeidas y supernovas de Tipo Ia. Las estrellas cefeidas pulsan a velocidades que corresponden a su verdadero brillo, que se puede comparar con su brillo aparente visto desde la Tierra para determinar con precisión su distancia. Las supernovas de tipo Ia, otro criterio cósmico de uso común, son estrellas explosivas que brillan con el mismo brillo y son lo suficientemente brillantes como para verse desde distancias relativamente más largas.
Esta ilustración muestra los tres pasos que los astrónomos usaron para medir la tasa de expansión del universo con una precisión sin precedentes, reduciendo la incertidumbre total al 2.4 por ciento.
Créditos: NASA, ESA, A. Feild (STScI) y A. Riess (STScI / JHU)
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Al medir alrededor de 2.400 estrellas Cefeidas en 19 galaxias y comparar el brillo observado de ambos tipos de estrellas, midieron con precisión su brillo real y calcularon distancias a aproximadamente 300 supernovas Tipo Ia en galaxias lejanas.
El equipo comparó esas distancias con la expansión del espacio medida por el estiramiento de la luz de las galaxias en retroceso. Utilizaron estos dos valores para calcular qué tan rápido se expande el universo con el tiempo, o la constante de Hubble.
El valor constante mejorado del Hubble 45.5 millas por segundo por megaparsec. (Un megaparsec equivale a 3,26 millones de años luz). El nuevo valor significa que la distancia entre los objetos cósmicos se duplicará en otros 9.800 millones de años.
Sin embargo, esta calibración refinada presenta un enigma porque no coincide con la tasa de expansión prevista para el universo a partir de su trayectoria vista poco después del Big Bang. Las mediciones del resplandor posterior del Big Bang por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP) y la misión satelital Planck de la Agencia Espacial Europea arrojan predicciones que son 5 y 9 por ciento más pequeñas para la constante del Hubble, respectivamente.
“Si conocemos las cantidades iniciales de cosas en el universo, como la energía oscura y la materia oscura, y tenemos la física correcta, entonces puede pasar de una medición en el momento poco después del Big Bang y usar esa comprensión para predecir cómo rápido, el universo debería expandirse hoy ”, dijo Riess. “Sin embargo, si esta discrepancia se mantiene, parece que no tenemos la comprensión correcta, y cambia qué tan grande debería ser la constante de Hubble hoy”.
Comparar la tasa de expansión del universo con WMAP, Planck y Hubble es como construir un puente, explicó Riess. En la costa distante se encuentran las observaciones de fondo cósmico de microondas del universo primitivo. En la costa cercana se encuentran las mediciones realizadas por el equipo de Riess utilizando el Hubble.
“Comienzas en dos extremos, y esperas encontrarte en el medio si todos tus dibujos son correctos y tus medidas son correctas”, dijo Riess. “Pero ahora los extremos no se encuentran en el medio y queremos saber por qué”.
Hay algunas explicaciones posibles para la velocidad excesiva del universo. Una posibilidad es que la energía oscura, que ya se sabe que está acelerando el universo, puede estar alejando a las galaxias unas de otras con una fuerza aún mayor o creciente.
Otra idea es que el cosmos contenía una nueva partícula subatómica en su historia temprana que viajaba cerca de la velocidad de la luz. Dichas partículas rápidas se denominan colectivamente “radiación oscura” e incluyen partículas previamente conocidas como los neutrinos. Más energía de la radiación oscura adicional podría estar arrojando los mejores esfuerzos para predecir la tasa de expansión actual a partir de su trayectoria posterior al Big Bang.
El aumento en la aceleración también podría significar que la materia oscura posee algunas características extrañas e inesperadas. La materia oscura es la columna vertebral del universo sobre el cual las galaxias se construyeron en las estructuras a gran escala que se ven hoy en día.
Y finalmente, el universo más rápido puede estar diciendo a los astrónomos que la teoría de la gravedad de Einstein está incompleta.
“Sabemos muy poco acerca de las partes oscuras del universo, es importante medir cómo empujan y tiran del espacio sobre la historia cósmica”, dijo Lucas Macri de la Universidad de Texas A&M en College Station, un colaborador clave en el estudio.
Las observaciones del Hubble se realizaron con la cámara 3 de campo ancho de ojos agudos del Hubble (WFC3), y fueron realizadas por el equipo Supernova H0 para la Ecuación de Estado (SH0ES), que trabaja para refinar la precisión de la constante del Hubble a una precisión que permita para una mejor comprensión del comportamiento del universo.
El equipo de SH0ES todavía está utilizando el Hubble para reducir aún más la incertidumbre en la constante del Hubble, con el objetivo de alcanzar una precisión del 1 por ciento. Los telescopios actuales, como el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, y los telescopios futuros, como el James Webb Space Telescope (JWST), un observatorio infrarrojo y el Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), también podrían ayudar a los astrónomos a realizar mejores mediciones de la expansión. Velocidad.
Antes del lanzamiento del Hubble en 1990, las estimaciones de la constante del Hubble variaban en un factor de dos. A fines de la década de 1990, el Proyecto Clave del Telescopio Espacial Hubble en la Escala de Distancia Extragaláctica refinó el valor de la constante del Hubble dentro de un error de solo el 10 por ciento, logrando uno de los objetivos clave del telescopio. El equipo SH0ES ha reducido la incertidumbre en el valor constante del Hubble en un 76 por ciento desde que comenzó su búsqueda en 2005.
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC
Para imágenes y más información sobre el hallazgo de Hubble Constant y el Hubble, visite:
http://hubblesite.org/news/2016/17