Nueva posible explicación para la tensión de Hubble
Cosmólogos atribuyen la tensión de Hubble -las discrepancias en la velocidad a la que se expande el Universo- a irregularidades en la distribución de la materia y no a un error en el método de cálculo.
El estudio, que recurre a una teoría alternativa de la gravedad, ha sido publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
La expansión del universo hace que las galaxias se alejen unas de otras. La velocidad a la que lo hacen es proporcional a la distancia entre ellos. Por ejemplo, si la galaxia A está dos veces más lejos de la Tierra que la galaxia B, su distancia a nosotros también crece dos veces más rápido. El astrónomo estadounidense Edwin Hubble fue uno de los primeros en reconocer esta conexión.
Por lo tanto, para calcular a qué velocidad se alejan dos galaxias una de otra, es necesario saber a qué distancia están. Sin embargo, esto también requiere una constante por la cual se debe multiplicar esta distancia. Se trata de la llamada constante de Hubble-Lemaitre, un parámetro fundamental en cosmología. Su valor puede determinarse, por ejemplo, observando regiones muy distantes del universo. Esto da una velocidad de casi 244.000 kilómetros por hora por megaparsec de distancia (un megaparsec equivale a poco más de tres millones de años luz).
"Pero también se pueden observar cuerpos celestes que están mucho más cerca de nosotros, las llamadas supernovas de categoría 1a, que son un cierto tipo de estrella en explosión", explica en un comunicado el profesor Pavel Kroupa del Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear de la Universidad de Bonn, coautor del estudio. Es posible determinar con mucha precisión la distancia de una supernova 1a a la Tierra. También sabemos que los objetos brillantes cambian de color cuando se alejan de nosotros y cuanto más rápido se mueven, más fuerte es el cambio. Esto es similar a una ambulancia, cuya sirena suena más profundamente a medida que se aleja de nosotros.
Si ahora calculamos la velocidad de las supernovas 1a a partir de su cambio de color y la correlacionamos con su distancia, llegamos a un valor diferente para la constante de Hubble-Lemaitre, es decir, poco menos de 264.000 kilómetros por hora por megaparsec de distancia. "Por lo tanto, el universo parece expandirse más rápido en nuestro entorno, es decir, hasta una distancia de unos tres mil millones de años luz, que en su totalidad", afirma Kroupa. "Y ese no debería ser realmente el caso".
Sin embargo, recientemente ha habido una observación que podría explicar esto. Según esto, la Tierra se encuentra en una región del espacio donde hay relativamente poca materia, comparable a una burbuja de aire en un pastel. La densidad de la materia es mayor alrededor de la burbuja. De esta materia circundante emanan fuerzas gravitacionales que atraen a las galaxias de la burbuja hacia los bordes de la cavidad. "Por eso se están alejando de nosotros más rápido de lo que cabría esperar", explica el coautor Dr. Indranil Banik de la Universidad de St. Andrews. Por lo tanto, las desviaciones podrían explicarse simplemente por una "subdensidad" local.
Esto se debe a que el modelo estándar no prevé tales subdensidades o "burbujas"; en realidad, no deberían existir. En cambio, la materia debería estar distribuida uniformemente en el espacio. Sin embargo, si este fuera el caso, sería difícil explicar qué fuerzas impulsan a las galaxias a su alta velocidad.
"El modelo estándar se basa en una teoría sobre la naturaleza de la gravedad propuesta por Albert Einstein", afirma Kroupa. "Sin embargo, las fuerzas gravitacionales pueden comportarse de manera diferente a lo que Einstein esperaba". Los grupos de trabajo de las universidades de Bonn y St. Andrews utilizaron una teoría de la gravedad modificada en una simulación por ordenador. Esta "dinámica newtoniana modificada" (MOND por sus siglas en inglés) fue propuesta hace cuatro décadas por el físico israelí Mordehai Milgrom. Todavía hoy se considera una teoría externa. "Sin embargo, en nuestros cálculos, MOND predice con precisión la existencia de este tipo de burbujas", afirma Kroupa.
Si se supusiera que la gravedad se comporta realmente según las suposiciones de Milgrom, la tensión de Hubble desaparecería: en realidad sólo habría una constante para la expansión del universo y las desviaciones observadas se deberían a irregularidades en la distribución de la materia.
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