Una nueva medida de la constante de Hubble añade misterio al ritmo de expansión del Universo

Galaxias donde se encuentran las estrellas gigantes rojas usadas para determinar el nuevo valor de la constante de Hubble. Crédito: NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, y el Digitized Sky Survey

Un equipo de astrónomos ha realizado una nueva medida de lo rápido que se expande el Universo utilizando un tipo de estrella completamente diferente al usado en intentos anteriores, estrellas gigantes rojas.

La profesora de la Universidad de Chicago Wendy Freedman y sus colaboradores han realizado esta nueva medida que sugiere que el espacio entre las galaxias se está estirando más rápido de lo que esperarían los científicos.

Utilizan imágenes dobles de cuásares para obtener una nueva estimación de la constante de Hubble

Imagen doble de un cuásar tomada por el telescopio espacial Hubble. Crédito: NASA Hubble Space Telescope, Tommaso Treu/UCLA, y Birrer et al,

La pregunta de la rapidez con que se expande el Universo ha estado importunando a los astrónomos durante casi un siglo. Diferentes estudios siguen produciendo distintas respuestas, lo que hace que algunos investigadores se pregunten si han ignorado un mecanismo clave en la maquinaria que controla el cosmos.

Cosmólogos aportan una nueva medida a la controversia cósmica sobre la constante de Hubble

El telescopio Blanco y trazas de estrellas. Crédito: Reidar Hahn, Fermilab.

Tres cosmólogos de la Universidad de Portsmouth han analizado datos nuevos que proporcionan una de las medidas más precisas hasta la fecha de la constante de Hubble. Esta constante es el ritmo de expansión local del Universo y constituye la piedra angular de la cosmología moderna.

El Observatorio Infrarrojo de la NASA da medidas de expansión del Universo

Los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA han anunciado la medición más precisa hasta la fecha de la constante de Hubble, o la velocidad a la que nuestro universo se está estirando . La constante de Hubble lleva el nombre del astrónomo Edwin P. Hubble, que asombró al mundo en la década de 1920 por confirmar  que nuestro universo se ha estado expandiendo desde que estalló hace 13.7 billones de años. A finales de 1990, los astrónomos descubrieron que la expansión se está acelerando, o acelerando con el tiempo. La determinación de la tasa de expansión es fundamental para la comprensión de la edad y el tamaño del universo. A diferencia de Hubble de la NASA el Telescopio Espacial, que ve el cosmos en luz visible, el Spitzer se aprovechó de la larga longitud de onda de luz infrarroja para hacer su nueva medición. Se mejora por un factor de 3 en un estudio similar, desde el telescopio Hubble y trae la incertidumbre al 3 por ciento, un salto gigante en la exactitud de las mediciones cosmológicas. El valor recién refinado para la constante de Hubble es de 74,3 + / - 2,1 kilómetros por segundo por megaparsec. El megaparsec es aproximadamente 3 millones de años luz. "Spitzer está una vez más haciendo ciencia más allá de lo que fue diseñado para hacer", dijo el científico del proyecto Michael Werner en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California Werner ha trabajado en la misión desde su temprana fase de concepto hace más de 30 años. "En primer lugar, el Spitzer nos ha sorprendido con su capacidad pionera para estudiar las atmósferas de exoplanetas", dijo Werner, "y ahora, en los últimos años de la misión, se ha convertido en una valiosa herramienta de la cosmología". Además, los resultados se combinaron con datos publicados por la NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe para obtener una medida independiente de la energía oscura, uno de los mayores misterios de nuestro cosmos. La energía oscura se cree que está ganando la batalla contra la gravedad, tirando de la tela del universo.La investigación basada en la aceleración obtuvo para los investigadores en el 2011 el Premio Nobel de Física. "Este es un gran rompecabezas", dijo el autor principal del estudio Wendy Freedman, de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia en Pasadena. "Es emocionante que hemos sido capaces de utilizar el Spitzer para abordar los problemas fundamentales de la cosmología:. El momento exacto en el que el universo se está expandiendo en el momento actual, así como la medición de la cantidad de energía oscura en el universo desde otro punto de vista" Freedman dirigió el innovador estudio del Telescopio Espacial Hubble que antes había medido la constante de Hubble. Glenn Wahlgren, científico del programa Spitzer de la NASA en Washington, dijo que la visión infrarroja, que ve a través del polvo para proporcionar mejores vistas de estrellas variables llamadas Cefeidas, permitió a Spitzer  mejorar las mediciones anteriores de la constante de Hubble. "Estas estrellas pulsantes son peldaños vitales en lo que los astrónomos llaman la escala cósmica de distancias: un conjunto de objetos con distancias conocidas que, cuando se combina con la velocidad a la que los objetos se alejan de nosotros, revelan la tasa de expansión del universo", dijo Wahlgren.Las Cefeidas son cruciales para los cálculos debido a que sus distancias de la Tierra se puede medir fácilmente. En 1908, Henrietta Leavitt descubrió estos impulsos de las estrellas a un ritmo directamente relacionado con su brillo intrínseco. Para visualizar por qué esto es importante,se puede imaginar a alguien caminando lejos de usted mientras lleva una vela. Cuanto más lejos con la vela viaje, más tenue es lo que veria. Su brillo aparente revelaría la distancia. El mismo principio se aplica a las cefeidas, velas estándar en nuestro cosmos. Al medir el brillo aparecen en el cielo, y compararlo con su brillo conocido como si estuvieran cerca, los astrónomos pueden calcular la distancia de la Tierra. Spitzer observó 10 cefeidas en nuestra galaxia, la Vía Láctea y 80 en una galaxia cercana vecina llamada la Gran Nube de Magallanes. Sin el polvo cósmico bloqueando su vista en las longitudes de onda infrarrojas visto por el Spitzer, el equipo de investigación fue capaz de obtener mediciones más precisas del brillo aparente de las estrellas, y por lo tanto sus distancias. Estos datos  abrieron el camino para un cálculo nuevo y mejorado de la tasa de expansión de nuestro universo. "Hace poco más de una década, el uso de" precisión "de las palabras y 'cosmología' en la misma frase no era posible, y el tamaño y la edad del universo no se sabia  mejor que un factor de dos ", dijo Freedman. "Ahora estamos hablando de una precisión de unos pocos puntos porcentuales. Es bastante extraordinario." El estudio aparece en la revista Astrophysical Journal. Freedman los co-autores son Barry Madore, Scowcroft Victoria, Chris Burns, Monson Andy, Personas de S. Eric y Mark Seibert de los Observatorios de la Institución Carnegie y Jane Rigby de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Md .http://spaceref.com/leer mas

Nueva Estimación de la Constante de Hubble

Un grupo de astrónomos de Estados Unidos y Europa ha utilizado una lente gravitacional (en este caso una distante acumulación de materia oscura, que con su gravedad flexiona la luz de un modo comparable en ciertos aspectos a como lo haría una lente convencional gigante) para realizar una nueva estimación de la constante de Hubble, que determina el tamaño y la edad del universo.

La constante de Hubble ya había sido calculada previamente mediante el estudio de supernovas distantes usando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, y mediante las mediciones del fondo cósmico de microondas. El nuevo método proporciona una verificación adicional, independiente de los otros dos métodos.

Vistas desde la Tierra, las galaxias situadas detrás de la lente gravitacional aparecen distorsionadas, por acción de la atracción gravitatoria ejercida por la lente sobre la luz que pasa a través de ella. En el caso del objeto B1608+656, los astrónomos han visto cuatro imágenes distorsionadas del mismo objeto del fondo.

Chris Fassnacht, profesor de física en la Universidad de California en Davis, comenzó a estudiar B1608+656 hace una década. Debido a que la distribución de la masa de la lente es ahora bien conocida como resultado de las recientes observaciones del Telescopio Espacial Hubble, es posible utilizarla para calcular la constante de Hubble.

Funciona más o menos así. Dos fotones de luz salen de la galaxia del fondo al mismo tiempo y viajan alrededor de la lente. Sus caminos son distorsionados de diferentes maneras por el campo gravitatorio, de modo que llegan a la Tierra en momentos ligeramente diferentes. Basándose en ese desfase de tiempo, es posible calcular la distancia de toda la ruta, y luego inferir la constante de Hubble.

Los datos de sincronización se obtienen esperando un cambio en el objeto del fondo, por ejemplo cuando se hace más luminoso. Si las duraciones de los trayectos de los fotones son ligeramente diferentes, las distintas imágenes del objeto del fondo aumentan su brillo en momentos ligeramente diferentes.

Nunca antes se había utilizado una lente gravitatoria de este modo y con tal grado de precisión. Varios grupos están trabajando ahora en extender la técnica a otras lentes gravitacionales.

En la nueva estimación de la constante de Hubble también ha trabajado Philip Marshall, del Instituto Kavli para la Cosmología y la Astrofísica de Partículas.

Fuente: UC Davis (us)/ www.astropampa.com