Vista artística de una explosión de supernova. Créditos: NASA

En 2011, el Premio Nobel de física fue otorgado a Perlmutter, Schmidt y Reiss por su descubrimiento de que el universo no solo se expande, sino que se acelera. El trabajo apoyó la idea de un universo lleno de energía oscura y materia oscura, y se basó en observaciones de supernovas distantes. En particular, las supernovas de Tipo Ia, que tienen curvas de luz constantes, podemos usarlas como velas estándar para medir distancias cósmicas. Ahora, un nuevo estudio de más de 1500 supernovas confirma la energía oscura y la materia oscura, pero también plantea preguntas sobre nuestros modelos cosmológicos.

El estudio se basa en conjuntos de datos conocidos como Pantheon+ y SH0ES. Contiene 1.701 mediciones de curvas de luz de 1.550 supernovas de tipo Ia que abarcan dos décadas de observaciones y un período cósmico de 10.000 millones de años. Es el estudio más completo jamás realizado sobre mediciones de supernovas de energía oscura. El conjunto de datos cubre la transición del universo primitivo, que estaba dominado por la materia oscura, al universo moderno dominado por la energía oscura. Por lo tanto, confirma los efectos de ambos. El conjunto de datos es tan detallado que también nos da una medida del parámetro de Hubble con una precisión de cinco sigmas, lo que descarta errores sistemáticos en nuestras mediciones. Según estos datos, sabemos que vivimos en un universo que tiene aproximadamente dos tercios de energía oscura y un tercio de materia y materia oscura.

Pero aquí es donde las cosas se ponen extrañas. A lo largo de los años, hemos medido los efectos de la energía oscura y la materia oscura de numerosas formas. Además de las observaciones de supernova, también vemos los efectos de las fluctuaciones en el fondo cósmico, el agrupamiento de galaxias a lo largo del tiempo, las ondas gravitacionales e incluso la luz láser de microondas. Todos cuentan una historia similar de un universo dominado por la materia oscura y la energía oscura. Pero no cuentan exactamente la misma historia. Esto se ve más claramente en las discrepancias en los valores de los parámetros del Hubble.

El parámetro de Hubble, o constante de Hubble, es una medida de la velocidad a la que se expande el universo. Desde 2001, sabemos que el parámetro de Hubble es de aproximadamente 64 a 80 (km/s)/Mpc, lo que da una edad para el universo de entre 12,5 y 15,6 mil millones de años. En aquel entonces, nuestra incertidumbre sobre el valor exacto era bastante grande. Desde entonces, nuestras mediciones se han vuelto más precisas y el valor se ha reducido a unos 70 (km/s)/Mpc, o 14.000 millones de años. El problema es que las mediciones de las supernovas dan un valor superior a 70, mientras que las mediciones del fondo cósmico dan un valor un poco inferior a 70. Este desacuerdo se conoce como la tensión de Hubble, y se esperaba que mejores observaciones resolvieran el problema. Este último estudio confirma que es real y que no va a desaparecer.

Remanente de la supernova Tipo Ia G299. Créditos: NASA/CXC/U.Texas

El equipo usó los datos de Pantheon+ para observar dos resultados diferentes. La medida de supernova, Pantheon+ SH0ES, da un parámetro de Hubble de 72 – 74 (km/s)/Mpc. La medida de fondo cósmico, Pantheon+ Planck, da un parámetro de Hubble de 66 – 68 (km/s)/Mpc. Ambos son muy precisos y se contradicen. El estudio confirma que la tensión del Hubble es real. No se debe a ningún error de medición, y no podemos decir que uno u otro esté mal.

Este estudio básicamente ha figuradamente tirado el guante a los pies de los teóricos. Dado que se confirma nuestro modelo de universo de big bang, energía oscura y materia oscura, ¿cómo resuelve este desacuerdo en las observaciones? La respuesta corta es que no lo sabemos, pero será un misterio emocionante de resolver.

Referencias: Brout, Dillon, et al. “The Pantheon+ Analysis: Cosmological Constraints.” The Astrophysical Journal 938.2 (2022): 110.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Brian Koberlein, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0.

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