Según un estudio, la tensión entre los dos valores que tenemos de la constante de Hubble podrá resolverse en unos pocos años cuando dispongamos de más datos de LIGO y similares.
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La constante de Hubble, o más bien el parámetro de Hubble, nos habla acerca del ritmo de expansión del Universo.
Cuanto más lejos está una galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros y el parámetro que relaciona estás dos variables es precisamente el parámetro de Hubble, que, además, cambia en el tiempo.
Encima, a finales del siglo pasado se descubrió que la expansión se estaba acelerando, por lo que este ritmo de cambio cambia aún más rápidamente de lo que se pensaba.
Pero medir este ritmo de cambio no es fácil. El método tradicional consiste en medir la velocidad de recesión de una galaxia gracias a su corrimiento al rojo. Algo que se puede medir de forma muy precisa con un espectrógrafo. Pero las distancias es algo mucho más difícil de medir porque estamos anclados a este planeta.
Un truco para medir distancias consiste en usar una candela estándar, como por ejemplo cefeidas variables cuyo periodo de cambio de brillo está relacionado con su brillo intrínseco. Pero esto no vale para distancias cosmológicas porque a partir de cierta distancia es casi imposibles resolver este tipo de estrellas. Por eso se tiende a usar supernovas de tipo Ia, para las que es posible calcular su brillo intrínseco, además de ser muy luminosas. Luego sólo hay que medir el brillo aparente y usar la ley del inverso del cuadrado de la distancia para calcular la distancia a la que se encuentran.
Con este método se puede calcular el parámetro de Hubble. Fue precisamente con este método cómo se descubrió, hace ya casi 20 años, la expansión acelerada y la energía oscura que supuestamente lo provoca.
El otro método para calcular la constante de Hubble es a través de medidas del fondo cósmico de microondas.
El primer método depende de lo precisos que sean los modelos de explosión de supernovas de tipo Ia y el segundo de lo bueno que sea el modelo de universo que empleemos. Para ambos casos los científicos se muestran seguros de sus cálculos. El problema es que los valores que se obtienen son distintos. La diferencia no es mucha (un 10%), pero ha sido suficiente como para que se dé nombre al conflicto: la tensión en la constante de Hubble. Puede que uno de ellos introduzca algún tipo de error sistemático o que lo hagan los dos. Quizás nos esté diciendo que no entendemos algo importate del Cosmos. Aún no lo sabemos
Es aquí en donde puede venir en nuestra ayuda, no una nueva candela estándar, sino una sirena estándar: las ondas gravitacionales producidas por el choque entre estrellas de neutrones. Gracias a interférometros como LIGO y Virgo ahora podemos detectar las ondas en el espacio tiempo emanadas de este tipo de choque, aunque la estadística ahora mismo se reduzca a sólo un caso. Este método nos permite medir bien la distancia a la que se encuentre el evento y la contrapartida óptica nos proporciona el corrimiento al rojo que nos dé la velocidad de recesión, que siempre es preciso.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Chicago está trabajando en el desarrollo de este nuevo método. Cuando los interférometros LIGO y Virgo entren otra vez en funcionamiento y comiencen a operar otros que se están construyendo, se registraran numerosos eventos de colisión entre estrellas de neutrones.
Además, conforme aumenten su sensibilidad, los interferómetros podrán detectar este tipo de colisiones cada vez más lejos. Esto no sólo aumentará el número de casos al aumentar la esfera observable (LIGO y similares observan todo el cielo a la vez), sino que, además, se podrá medir la expansión a distancias cada vez más grandes y atrás en el tiempo.
Daniel Holz (Uchicago) y colaboradores han calculado cuantos de estos eventos serán necesarios para calcular el parámetro de Hubble con precisión y llegan a la conclusión de que en un plazo de tiempo entre 5 y 10 años se conseguirá resolver el problema de «la tensión».
«La constante de Hubble nos dice el tamaño y la edad del Universo; ha sido en santo Grial desde el nacimiento de la Cosmología. Calcularla con las ondas gravitacionales puede darnos un perspectiva totalmente diferente del Universo», afirma Holz.
Estos físicos predicen que cuando se tengan 25 eventos de colisión entre estrellas de neutrones se podrá calcular la constante de Hubble con una precisión del 3%. Con 200 casos se reducirá ese error al 1%. Estos investigadores se sorprendieron al comprobar lo rápido que se podría conseguir esas precisiones.
Resolver la razón de esta tensión es importante por varios motivos, además de saber algo más sobre la energía oscura. Así, por ejemplo, puede ser que la razón de esta diferencia resida en que la naturaleza de la gravedad cambie en el tiempo. No lo sabemos, el tiempo lo dirá.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: imagen tomada de la conferencia de prensa que anunció el descubrimiento de GW170817.