Hubble descarta una alternativa a la energía oscura

La galaxia NGC 5584. Crédito: NASA, ESA, A. Riess
(STScI/JHU), L. Macri (Texas A&M University),
y Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Astrónomos usando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han descartado una teoría alternativa sobre la naturaleza de la energía oscura después de recalcular el ritmo de expansión del Universo con una precisión sin precedentes.

El Universo parece estar expandiéndose a un ritmo acelerado. Algunos creen que se debe a que el Universo está lleno de una energía oscura que funciona de forma opuesta a la gravedad. Una alternativa a esta hipótesis es que una enorme burbuja de espacio relativamente vació de 8.000 millones de años-luz de diámetro rodea nuestro vecindario galáctico. Si vivimos cerca del centro de este vacío, las observaciones de galaxias que se separan entre sí a velocidades aceleradas es una ilusión.

La hipótesis ha sido invalidada, dado que los astrónomos han refinado su comprensión del actual ritmo de expansión del Universo. Adam Riess del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI) y la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, lideró la investigación. Las observaciones de Hubble fueron llevadas a cabo por parte del equipo Supernova H₀ para la Ecuación de Estado (Supernova H₀ for the Equation of State, SHOES) que trabaja para refinar la precisión de la constante de Hubble hasta una precisión que permita una mejor caracterización del comportamiento de la energía oscura. Las observaciones ayudaron a determinar una cifra para el actual ritmo de expansión del Universo hasta una incertidumbre de sólo 3,3%. Las nuevas medidas reducen el margen de error en un 30% sobre las mejores medidas anteriores de Hubble en 2009. Los resultados de Riess aparecen en la edición del 1 de abril de The Astrophysical Journal.

"Estamos usando la nueva cámara de Hubble como un radar policial para captar la aceleración del Universo", dijo Riess. "Parece que es probable que la energía oscura la que está pisando el acelerador".

El equipo de Riess primero tenía que determinar las distancias precisas a galaxias cercanas y lejanas de la Tierra. El equipo comparó entonces esas distancias con la velocidad a la que las galaxias aparentemente retrocedían debido a la expansión del espacio. Usaron esos dos valores para calcular la constante de Hubble, el número que relaciona la velocidad a que una galaxia parece retroceder con su distancia desde la Vía Láctea. Dado que los astrónomos no pueden medir físicamente la distancia a las galaxias, los investigadores tienen que encontrar estrellas u otros objetos que sirvan como reglas cósmicas fiables. Estos son objetos con un brillo intrínseco, un brillo que no disminuye con la distancia, una atmósfera, o polvo estelar, y que es conocido. Sus distancias, por lo tanto, pueden inferirse comparando su verdadero brillo con su brillo aparente visto desde la Tierra.

Para calcular distancias mayores, el equipo de Riess escogió un tipo especial de estrella en explosión conocido como supernova de Tipo Ia. Todas estas explosiones estelares emiten llamaradas de luminosidad similar y son lo suficientemente brillantes para verse desde muy lejos en el Universo. Comparando el brillo aparente de las supernovas de Tipo Ia con las estrellas pulsantes Cefeidas, los astrónomos pudieron medir con precisión su brillo intrínseco y, por lo tanto, calcular las distancias a las supernovas de Tipo Ia en galaxias lejanas.

Usando la agudeza de la nueva Cámara de Gran Angular 3 (WFC3) para estudiar más estrellas en luz visible e infrarrojo cercano, los científicos eliminaron los errores sistemáticos introducidos comparando las medidas de distintos telescopios.

"WFC3 es la mejor cámara que jamás ha volado en el Hubble para hacer este tipo de medidas, mejorando la precisión de anteriores medidas en una pequeña fracción del tiempo que se necesitó previamente", dijo Lucas Macri, un colaborador del equipo SHOES de Texas A&M en College Station.

Conocer el valor preciso de la expansión del Universo restringe aún más el rango de la fuerza de la energía oscura y ayuda a los astrónomos a afinar sus estimaciones de otras propiedades cósmicas, incluyendo la forma del Universo y su plantilla de neutrinos, o partículas fantasma, que llenaban el Universo primitivo.

"'Thomas Edison dijo una vez que todo intento equivocado que se descarta es un paso adelante', y este principio aún rige cómo se aproximan los científicos a los misterios del cosmos", dijo Jon Morse, director de la división de astrofísica en las Oficinas Centrales de la NASA en Washington. "Falsando la hipótesis de la burbuja de la expansión acelerada, misiones de la NASA como Hubble nos dejan un poco más cerca del objetivo final de comprender esta notable propiedad de nuestro universo".

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