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Miden con mayor precisión la expansión acelerada del Universo.

A finales de los noventa nuestra visión del la evolución del Universo cambió radicalmente con el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo. Este fenómeno se dedujo a partir de explosiones de supernovas de tipo Ia.

La expansión acelerada ha terminado incorporándose al modelo cosmológico estándar como una constante cosmológica, la misma constante denostada por el propio Einstein y que introdujo para que forzar un universo estático. Es la Λ del modelo ΛCDM.

Esta expansión acelerada estaría provocada por la energía oscura, en donde «oscura» hay que tomarlo como sinónimo de desconocida. La energía oscura terminará por diluir el Universo en la nada, pero no se sabe muy bien el ritmo al que lo hará.

Quizás el saber cómo se ha comportado esta energía oscura en el pasado nos ayude a saber cómo lo hará en el futuro y esto nos lo puede decir las observaciones.

Ahora se publican nuevos resultados sobre la expansión acelerada a partir de datos obtenido con el telescopio espacial Hubble. Estos resultados confirman que el Universo se expande un 9% más rápido de lo que lo haría según el modelo estándar ΛCDM calibrado con datos del universo primitivo recopilados por la misión Planck. El modelo ΛCDM ya asume la presencia de energía oscura.

Lo interesante es que la precisión con la que se puede afirmar la existencia del fenómeno es ya muy alta. Se ha pasado ha tener una posibilidad entre 3000 de que el fenómeno se deba a una fluctuación estadística a que sea un entre 100 000. El artículo sugiere que se necesitará nueva física para entender el fenómeno.

Según Adam Riess (The Johns Hopkins University) el desacuerdo ha estado creciendo y ahora se ha alcanzado un punto en donde es realmente imposible rechazarlo como un artefacto de las medidas.

El estudio proviene del equipo SH0ES (Supernovae, H0, for the Equation of State) del propio Riess. Estos investigadores han estado analizando la luz de 70 estrellas de la Gran Nube de Magallanes, que es una galaxia vecina que orbita la Vía Láctea. Al estar tan cerca es posible resolver la cefeidas variables, que son, posiblemente, las mejores candelas estándar de las que disponemos y que permiten medir distancias cosmológicas con gran precisión. El periodo de oscilación de estas estrellas es proporcional su brillo intrínseco, así que la medida del brillo aparente permite calcular la distancia a la que se encuentre gracias a la ley geométrica del inverso del cuadrado de la distancia.

Normalmente se observaría una de estas estrellas durante los 90 minutos de duración de una órbita del Hubble. Pero los investigadores del grupo idearon un sistema al que llamaron DASH (Drift And Shift) que les permitía medir una docena de cefeidas a la vez en ese mismo tiempo.

La medida de las distancias cosmológicas es el asunto más complicado de la Astronomía, pues no podemos salir de Nuestro Solar. Se tiene que recurrir a la escalera de distancias, en el que cada peldaño permite medir distancias hasta cierta distancia y cada peldaño dependen del anterior. El primer peldaño es usando el paralaje estelar, que se basa en la toma de fotos con 6 meses de diferencia, lo que hace que la Tierra esté en posiciones opuestas en su órbita. El segundo peldaño es el basado en cefeidas variables y el tercero en supernovas de tipo Ia. Como cada peldaño se basa en el anterior, cuando mejor se conozca el comportamiento de las cefeidas variables, mejor se podrán calibrar las explosiones de tipo Ia y mejor se conocerá la expansión acelerada, pues las cefeidas variables no se pueden usar a grandes distancias.

Los datos que el equipo SH0ES consiguió los combinaron con otros conjuntos de datos realizados por el proyecto Araucaria, una colaboración entre astrofísicos norteamericanos y chilenos para medida de la distancia a la Gran Nube de Magallanes basada en sistemas estelares binarios eclipsantes. Esto les permitió medir con gran precisión el verdadero brillo de las cefeidas y mejorar el correspondiente escalón de la escalera de distancias para poder extenderla a las supernovas y medir distancias cosmológicas.

Los datos de supernovas ya recopilados les facultó medir el parámetro de Hubble para distintas épocas o distancias (cuando más lejos se mire más atrás en el tiempo nos remontamos). En concreto llegan a un valor de H₀ = 74,22 ± 1.82 km/s por Megaparsec. Si además tienen en cuenta máseres en la galaxia NGC 4258 y en paralajes en la Vía Láctea, entonces obtienen un valor aún más preciso: H₀ = 74,03 ± 1.42 km/s por Megaparsec.

El valor del parámetro de Hubble que obtienen mantiene la tensión respecto a lo deducido por la misión Planck, que está basada en observaciones del Fondo Cósmico de Microondas, que se formó 380 000 años tras el Big Bang.

Esta tensión trae de cabeza a los astrofísicos, pues todavía no se ha encontrado una explicación para ello. No es un gran desacuerdo y por eso se le llama tensión. Puede que todo dependa de que las medidas sean totalmente diferentes en el modo de obtenerlas. Si la diferencia se mantiene y existe tal desacuerdo, ello significaría que la expansión sería distinta ahora que a los 380 000 años tras el Big Bang, por lo que habría que modificar el modelo cosmológico y completarlo con algo que, de momento, desconocemos y que se puedan empalmar ambas eras.

Este equipo de investigadores sigue trabajando para reducir el error de sus resultados con la meta fija en que este sea del 1% o menor. En 2001 era del 10%, en 2009 del 5% y ahora de sólo un 1,9%.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: NASA, ESA, Adam Riess, and Palomar Digitized Sky Survey