Lentes gravitacionales muestran que el universo se expande más rápido de lo estimado

Observaciones con el telescopio espacial Hubble, usando lentes gravitacionales, muestran que el universo se está expandiendo más rápido de lo esperado.

El nuevo estudio fue dirigido por un grupo de astrónomos del proyecto COMOGRAIL (COsmological MOnitoring of GRAvItational Lenses) una iniciativa internacional iniciada por astrofísicos de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) para monitorear lentes gravitacionales.

Representa la medición más precisa hasta ahora utilizando el método de lente gravitacional, donde la gravedad de una galaxia en primer plano actúa como una lente de aumento gigante, amplificando y distorsionando la luz de los objetos de fondo.

Los resultados sugieren una tasa de expansión más rápida en el universo local de lo esperado. Los investigadores calcularon un valor constante de Hubble de 73 kilómetros por segundo por megaparsec (con un 2,4% de incertidumbre). Esto significa que por cada 3,3 millones de años luz de distancia adicionales que una galaxia está de la Tierra, parece moverse 73 kilómetros por segundo más rápido, debido a la expansión del universo.

Este valor difiere significativamente del número anterior de 67, que se basó en observaciones del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea sobre cómo se comportó el cosmos hace más de 13.000 millones de años.

Esta discrepancia entre los dos valores –la tasa de expansión calculada a partir de las mediciones de lentes gravitacionales del universo local y la tasa que se predice convencionalmente a partir de la radiación de fondo en el universo temprano– ha causado confusión en la comunidad astrofísica. Esto se debe a que conocer el valor preciso de la velocidad de expansión del universo es importante para determinar la edad, el tamaño y el destino del cosmos. Desentrañar este misterio ha sido uno de los mayores desafíos en astrofísica en los últimos años.

«Si estos resultados no están de acuerdo, puede ser una pista de que aún no entendemos completamente cómo evolucionó la materia y la energía con el tiempo, particularmente en los primeros tiempos», dijo en un comunicado el líder del equipo de H0LiCOW, Sherry Suyu, del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania.

El equipo usó el Hubble para observar la luz de seis quásares lejanos, los brillantes reflectores de los agujeros negros supermasivos en órbita de gas en el centro de las galaxias. Los cuásares son objetos de fondo ideales por muchas razones; por ejemplo, son brillantes, extremadamente distantes y dispersos por todo el cielo. El telescopio observó cómo la luz de cada cuásar se multiplicaba en cuatro imágenes por la gravedad de una galaxia masiva en primer plano.

Los rayos de luz de cada imagen de quásar con lente toman un camino ligeramente diferente a través del espacio para llegar a la Tierra. La longitud del camino depende de la cantidad de materia que está distorsionando el espacio a lo largo de la línea de visión hacia el cuásar. Para rastrear cada camino, los astrónomos monitorean el parpadeo de la luz del cuásar mientras su agujero negro traga material. Cuando la luz parpadea, cada imagen con lente se ilumina en un momento diferente.

Esta secuencia parpadeante permite a los investigadores medir los retrasos de tiempo entre cada imagen a medida que la luz con lente viaja a lo largo de su camino hacia la Tierra. Para comprender completamente estos retrasos, el equipo utilizó primero el Hubble para hacer mapas precisos de la distribución de la materia en cada galaxia de lentes. Los astrónomos podrían deducir de manera confiable las distancias desde la galaxia hasta el cuásar, y desde la Tierra hasta la galaxia y hasta el cuásar de fondo. Al comparar estos valores de distancia, los investigadores midieron la tasa de expansión del universo.

«La duración de cada retraso de tiempo indica a qué velocidad se está expandiendo el universo», dijo el miembro del equipo Kenneth Wong del Instituto Kavli de la Universidad de Tokio para la Física y las Matemáticas del Universo. «Si los retrasos son más cortos, entonces el universo se está expandiendo a un ritmo más rápido. Si son más largos, entonces la tasa de expansión es más lenta «.

Fuente. EP