Imagen de NGC 5468, una galaxia ubicada aproximadamente a 130 millones de años luz de la Tierra, que combina datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb. Esta es la galaxia más lejana en la que Hubble ha identificado estrellas variables Cefeidas, que se utilizan para medir la tasa de expansión del Universo.

Webb y Hubble confirman la tasa de expansión del Universo

El telescopio espacial James Webb ha confirmado que las anteriores mediciones de la tasa de expansión del Universo realizadas por el telescopio espacial Hubble eran correctas, despejando así cualquier duda sobre ellas.

La tasa de expansión del Universo, conocida como la constante de Hubble, es uno de los parámetros fundamentales para entender la evolución y el destino último del cosmos.

Sin embargo, persiste una diferencia, llamada la «Tensión de Hubble», entre el valor de la constante de Hubble medida con una amplia gama de indicadores de distancia independientes y su valor predicho a partir del «resplandor» posterior al Big Bang, o radiación de fondo de microondas.

El poder combinado del Hubble y el Webb

Una de las justificaciones científicas para construir el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA fue utilizar su poder de observación para proporcionar un valor exacto para la tasa de expansión del Universo.

Antes del lanzamiento del Hubble en 1990, las observaciones desde telescopios terrestres arrojaban grandes incertidumbres. Dependiendo de los valores deducidos para la tasa de expansión, el Universo podría tener entre 10 y 20 mil millones de años.

En los últimos 34 años, el Hubble ha reducido la imprecisión de esta medida a menos del uno por ciento, arrojando un valor para la edad del Universo de 13,8 mil millones de años.

Esto se ha logrado refinando la llamada «escalera cósmica de distancias» mediante la medición de unos importantes marcadores, conocidos como estrellas variables Cefeidas.

¿Se equivoca Hubble?

Sin embargo, la medición realizada por el Hubble no coincide con otras mediciones que sugieren que el Universo se expandió más deprisa tras el Big Bang, según se iba enfriando.

Como, por ejemplo, las realizadas por el satélite Planck de la ESA, que cartografió la radiación de fondo de microondas, una especie de plano con instrucciones que indica cómo evolucionó la estructura del Universo desde el Big Bang.

La solución simple al dilema sería decir que tal vez las observaciones del Hubble estén equivocadas, como resultado de alguna inexactitud que se haya colado en sus mediciones de las «referencias de medida» del espacio profundo.

Entonces llegó el Telescopio Espacial James Webb, permitiendo a los astrónomos contrastar los resultados del Hubble y confirmando que las imágenes infrarrojas de las Cefeidas del Webb coinciden con los datos en luz óptica del Hubble.

Webb ha confirmado así que las anteriores mediciones de la tasa de expansión del Universo realizadas por el telescopio espacial Hubble eran correctas.

La «Tensión de Hubble» persiste

En resumen, la llamada «Tensión de Hubble» entre lo que sucede en el Universo cercano, en comparación con la expansión del Universo temprano, sigue siendo un enigma molesto para los cosmólogos. Puede haber algo hilvanado en el tejido del espacio que aún no comprendemos.

¿Resolver esta discrepancia requiere de una nueva física? ¿O es el resultado de errores de medición entre los dos métodos utilizados para determinar la tasa de expansión del espacio?

Hubble y Webb han colaborado para realizar mediciones definitivas, fortaleciendo la idea de que algo más, distinto de los errores de medición, está influyendo en la tasa de expansión.

«Descartados los errores de medición, lo que queda es la posibilidad real y emocionante de que hayamos comprendido mal el Universo», dijo Adam Riess, físico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

¿Inexactitudes en la «escalera cósmica»?

Los astrónomos utilizan diversos métodos para medir distancias relativas en el Universo, según el objeto observado. Colectivamente, estas técnicas se conocen como la «escalera cósmica de distancias», y cada peldaño o técnica de medición se basa en el paso anterior para la calibración.

Pero algunos astrónomos han sugerido que, avanzando hacia afuera a lo largo del «segundo peldaño», la escalera cósmica de distancias podría volverse inestable si las mediciones de las Cefeidas se vuelven menos precisas con la distancia.

Tales inexactitudes podrían ocurrir porque la luz de una Cefeida podría mezclarse con la de una estrella contigua. Un efecto que podría volverse más pronunciado con la distancia a medida que las estrellas se agrupan en el cielo y se vuelven más difíciles de distinguir entre sí.

La imagen del Telescopio Espacial James Webb (izquierda) es significativamente más nítida en longitudes de onda del infrarrojo cercano que la de Hubble (derecha). En la imagen de Webb, la estrella Cefeida del centro destaca más claramente, eliminando cualquier posible confusión. Webb examinó una muestra de Cefeidas, confirmando la precisión de las anteriores observaciones del Hubble, fundamentales para medir con precisión la tasa de expansión del Universo.
La imagen del Telescopio Espacial James Webb (izquierda) es significativamente más nítida en longitudes de onda del infrarrojo cercano que la de Hubble (derecha). En la imagen de Webb, la estrella Cefeida del centro destaca más claramente, eliminando cualquier posible confusión.

Las imágenes del Hubble suponen un desafío observacional, ya que estas Cefeidas son más distantes. A medida que aumenta la distancia entre nosotros y sus galaxias anfitrionas, aparecen más agrupadas y superpuestas con estrellas vecinas en las imágenes, requiriendo un cuidadoso ajuste para compensar este efecto.

El polvo interestelar complica aún más la certeza de las mediciones en luz visible. Webb es capaz de ver a través del polvo y de este modo puede diferenciar de manera natural las Cefeidas de las estrellas vecinas, porque su visión en longitudes de onda infrarrojas es más nítida que la del Hubble.

«Combinar Webb y Hubble nos brinda lo mejor de ambos mundos. Hemos descubierto que las mediciones de Hubble siguen siendo confiables a medida que avanzamos más en la escalera cósmica de distancias», dijo Riess.

Las nuevas observaciones de Webb

Las nuevas observaciones de Webb incluyen cinco galaxias, que albergan ocho supernovas de Tipo Ia y que contienen un total de 1.000 cefeidas. Estas mediciones llegan hasta NGC 5468, la galaxia más lejana en la que hay mediciones de cefeidas, a una distancia de 130 millones de años luz.

«Esto abarca todo el rango donde hicimos mediciones con Hubble. Así que hemos llegado al final del segundo peldaño de la escalera cósmica de distancias«, dijo el coautor Gagandeep Anand del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, que opera los telescopios Webb y Hubble para la NASA.

Imagen de NGC 5468, una galaxia ubicada aproximadamente a 130 millones de años luz de la Tierra, que combina datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb. Esta es la galaxia más lejana en la que Hubble ha identificado estrellas variables Cefeidas, que se utilizan para medir la tasa de expansión del Universo.
Imagen de NGC 5468, una galaxia ubicada aproximadamente a 130 millones de años luz de la Tierra, que combina datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb. Esta es la galaxia más lejana en la que Hubble ha identificado estrellas variables Cefeidas, que se utilizan para medir la tasa de expansión del Universo.

La confirmación por parte del Webb y el Hubble de que la «Tensión de Hubble» persiste, prepara a otros observatorios para estar en condiciones de resolver el misterio. Entre ellos, el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA y la recientemente lanzada misión Euclid de la ESA.

Dos puntos de anclaje sin puente

En la actualidad, es como si la escalera de distancias observada por Hubble y Webb hubiera establecido firmemente un punto de anclaje en una orilla de un río, y el resplandor posterior al Big Bang, observado por Planck desde el comienzo del Universo, estuviera firmemente anclado en la otra orilla.

Aún no se ha observado directamente cómo ha cambiado la expansión del Universo durante miles de millones de años entre estos dos puntos. «Necesitamos descubrir si nos falta algo para conectar entre sí el comienzo del Universo y el Universo actual», dijo Riess.

Fuente: Webb and Hubble telescopes affirm Universe’s expansion rate, puzzle persists

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