Confirmada la Presencia de Física Desconocida en Nuestro Universo
La tensión de Hubble es uno de los mayores misterios de la cosmología. Se centra en la constante de Hubble, la medida de la rapidez con la que se expande nuestro universo, que da como resultado dos números diferentes cuando se calcula de dos maneras distintas, a pesar de que esos números deberían coincidir siempre. Ahora, el telescopio espacial James Webb ha confirmado que esta tensión es real, y no un error de cálculo o un problema con nuestros equipos. Eso significa que hay algo en la física subyacente de nuestro universo que sigue siendo un misterio.
La Tensión de Hubble: Un Desafío Cósmico
La tensión de Hubble es una de las discrepancias más debatidas en toda la astronomía. Se centra en un número llamado la constante de Hubble, que es funcionalmente la velocidad a la que se expande nuestro universo. Sí, nuestro universo infinito se está expandiendo. Alucinante.
Sabemos desde hace tiempo que esta expansión es un hecho de nuestro cosmos (también sabemos que la expansión se está acelerando, pero esa es otra historia). Pero aún no sabemos exactamente a qué velocidad se está produciendo esta expansión; no sabemos cuál es la constante de Hubble. Y no es por falta de intentos.
Hay varias maneras de medir la constante de Hubble, pero hay dos principales. La primera, que es como lo hace el propio telescopio Hubble, es averiguar a qué velocidad se alejan de nosotros las cosas que nos rodean. Esto se hace apuntando a objetos específicos y fiables en el cielo, calculando las distancias a ellos y combinando esas distancias con mediciones del desplazamiento al rojo (un fenómeno que ocurre cuando un objeto se aleja de nuestro punto de vista, estirando la luz que nos envía y haciéndola parecer más roja). Esto se denomina medición local y da como resultado una constante de Hubble de unos 74 kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc).
La segunda forma es observar el Big Bang. Bueno, no directamente, eso es actualmente imposible. Pero podemos observar el fondo cósmico de microondas, que es la radiación del Big Bang que impregna cada «rincón» de nuestro universo. Estudiando esta antigua radiación, podemos obtener una lectura de cuál habría sido la constante de Hubble cuando el universo comenzó, y luego utilizar nuestro conocimiento de las leyes de la física para avanzar rápidamente y encontrar cuál debería ser esa constante de Hubble ahora. Utilizando este método, obtenemos una constante de Hubble prevista de unos 68 km/s/Mpc.
Y esa es la tensión de Hubble: esos números deberían ser iguales, pero no lo son. Y cuando la expectativa no coincide con la observación en astronomía, significa una de estas dos cosas: hay algo mal en nuestras técnicas de medición o hay algo mal en nuestra comprensión de la física.
La Confirmación del James Webb
Ahora, cada vez más, parece que se trata de lo segundo. Un artículo reciente, dirigido por Adam Riess, que ganó el Premio Nobel de Física en 2011 por su descubrimiento de que la expansión del universo se estaba acelerando y, por extensión, su descubrimiento de la energía oscura, anunció que las observaciones del telescopio espacial James Webb confirman aún más las mediciones de Hubble de la constante de Hubble local. Según nuestro mejor telescopio espacial, la constante de Hubble es de unos 73 km/s/Mpc (que está dentro del margen de error de la medición original del Hubble), no los ~68 km/s/Mpc que debería ser.
Podría ser justo tener una pequeña reacción de «¿y qué?» ante esta noticia. Después de todo, en resumen, lo único que hemos descubierto es que hay algo que todavía no entendemos sobre la expansión del universo.
Pero la emoción que hay detrás de este anuncio proviene del hecho de que esta nueva medición confirma que la tensión de Hubble es real. No es una peculiaridad de un viejo telescopio; es realmente un problema. Y eso significa que no se trata de una disputa trivial. Hay algo que no sabemos sobre la física básica que sustenta todo nuestro cosmos.
Implicaciones para la Física
El hecho de que la constante de Hubble medida localmente sea diferente de la predicha a partir del fondo cósmico de microondas implica que algo falta en nuestro modelo cosmológico estándar. Este modelo, conocido como ΛCDM, describe la composición y evolución del universo, incluyendo la materia oscura, la energía oscura y la materia ordinaria. La tensión de Hubble sugiere que puede haber componentes adicionales o interacciones desconocidas que no estamos teniendo en cuenta.
Algunas de las posibles explicaciones para la tensión de Hubble incluyen:
- Nueva física más allá del Modelo Estándar: Podría haber partículas o fuerzas desconocidas que afecten la expansión del universo.
- Modificaciones a la Relatividad General: La teoría de la gravedad de Einstein podría necesitar ser revisada o extendida a escalas cosmológicas.
- Interacciones desconocidas entre la materia oscura y la energía oscura: La naturaleza de estos componentes misteriosos del universo aún no se comprende completamente, y sus interacciones podrían estar influyendo en la expansión.
- Errores sistemáticos en las mediciones: Aunque se han realizado grandes esfuerzos para minimizar los errores, siempre existe la posibilidad de que haya sesgos desconocidos en las mediciones de la constante de Hubble.
Resolver la tensión de Hubble es crucial para nuestra comprensión del universo. Nos permitirá refinar nuestro modelo cosmológico y obtener una imagen más precisa de la historia, la composición y el destino del universo. Si la tensión se debe a nueva física, podría tener implicaciones profundas para nuestra comprensión fundamental de la naturaleza.
El Futuro de la Investigación
Los científicos continuarán investigando la tensión de Hubble utilizando una variedad de métodos, incluyendo:
- Observaciones más precisas con el James Webb y otros telescopios: Se espera que las futuras observaciones ayuden a reducir las incertidumbres en las mediciones de la constante de Hubble.
- Nuevas técnicas para medir distancias cosmológicas: Se están desarrollando nuevos métodos para medir distancias a objetos lejanos con mayor precisión.
- Simulaciones cosmológicas más sofisticadas: Las simulaciones por computadora pueden ayudar a explorar diferentes escenarios cosmológicos y probar las predicciones de diferentes modelos.
El descubrimiento de la tensión de Hubble ha abierto una nueva frontera en la cosmología. La búsqueda de una explicación para esta discrepancia promete llevar a importantes avances en nuestra comprensión del universo y, potencialmente, a la revelación de nueva física fundamental. Es un momento emocionante para la ciencia, y el futuro de la investigación cosmológica se presenta lleno de posibilidades.
