Des de la més remota antiguitat i fins a començaments del segle XX, l'ésser humà va concebre l'univers com un ens estàtic, de grandària constant, on tot en el seu interior havia existit des de sempre i per sempre. Les ments més brillants, des d'Aristòtel fins a Newton, van abraçar esta concepció estàtica del cosmos, sense principi ni final.
Fins i tot Einstein va defendre esta particular visió de l'univers, incloent en les seues equacions de la relativitat general un terme d'expansió (anomenat constant cosmològica) per a contrarestar l'atracció gravitatòria deguda a tota la massa de l'univers. Així aconseguia un cosmos estàtic i immutable que no col·lapsava.
Però l'univers està lluny de ser estàtic. En la dècada de 1920, Edwin Hubble va comprovar experimentalment l'expansió de l'univers a partir del desplaçament cap al roig de galàxies llunyanes. Com a conseqüència, la cosmovisió d'Einstein i Newton es va enfonsar per complet.
L'univers es mou. Està en expansió i, la qual cosa és més, l'expansió s'està accelerant. Per esta contribució, Adam Riess va rebre el premi Nobel de Física en 2011.
Per tant, el principi cosmològic afirma que, per a distàncies espacials prou grans, l'univers és homogeni i isòtrop. És a dir, té les mateixes propietats en qualsevol direcció d'observació.
No obstant això, actualment no existix total consens sobre com s'expandix l'univers.
Va arribar la tensió d'Hubble
El ritme d'expansió de l'univers es quantifica mitjançant la constant d'Hubble. No es tracta precisament d'una constant, perquè el seu valor ha anat canviant depenent de l'època del cosmos que considerem.
El mesurament d'este paràmetre tan crucial en cosmologia està actualment en el centre de la controvèrsia: depenent del mètode utilitzat, el seu valor és diferent. Ens referim a la denominada “tensió d'Hubble”, un problema clau encara sense resoldre.
Podria ser que, senzillament, els investigadors estigueren cometent errors sistemàtics en les seues observacions. Però, amb els moderns mètodes de mesurament actuals, esta possibilitat es descarta quasi per complet.
Una “escala” de distàncies còsmiques
Un dels mètodes per a calcular l'expansió de l'univers consistix a obtindre, amb extremada precisió, les distàncies actuals de galàxies llunyanes i les velocitats a les quals s'allunyen de nosaltres (velocitats de recessió).
Estes velocitats estan relacionades amb el desplaçament cap al roig, mentres que les distàncies es mesuren mitjançant un procés detallat: una “escala” de distàncies còsmiques, on es comença amb les galàxies pròximes (per exemple, el Gran Núvol de Magallanes) per a després avançar progressivament cap a galàxies cada vegada més llunyanes.
Per a tal fi, els investigadors utilitzen diferents tipus d'objectes astronòmics que presenten una lluentor característica. Així, per a galàxies molt llunyanes es necessiten astres molt brillants, destacant les supernoves de tipus Ia com els més emprats.
D'altra banda, per a distàncies més pròximes, els marcadors més precisos són les estreles variables cefeidas. Precisament, Edwin Hubble es va basar en el seu estudi per a confirmar que Andrómeda es tractava d'una galàxia diferent a la nostra Via Làctia.
Una vegada conegudes les distàncies i velocitats de recessió de les galàxies, la constant d'Hubble es pot trobar a partir d'una representació gràfica, que s'ajusta bastant bé a una recta.
Així, en la gràfica superior, el millor ajust lineal a les dades llança un valor de 70 quilòmetres/segon/megapársec, on 1 megapársec (Mpc) equival a uns 30 trilions de quilòmetres. Això significa que una galàxia situada actualment a 1 Mpc de distància s'allunyaria de nosaltres a una velocitat de 70 km/s.
El James Webb confirma al telescopi espacial Hubble
Amb anterioritat al telescopi espacial Hubble, els mesuraments de l'expansió de l'univers (realitzades mitjançant observatoris terrestres) presentaven grans incerteses. Depenent dels valors obtinguts, l'univers podria tindre entre 10 i 20 mil milions d'anys.
Però durant les últimes tres dècades, l'Hubble ha reduït este mesurament a una precisió menor que l'1 %, establint una edat d'univers en uns 13 800 milions d'anys.
Recentment, un estudi basat en observacions del telescopi espacial James Webb ha confirmat amb més precisió encara els resultats previs del telescopi espacial Hubble.
No obstant això, el valor de l'Hubble no concorda amb altres mètodes de càlcul.
El fons còsmic de microones
En efecte, prediccions basades en el model cosmològic de consens Lambda-CDM, a partir de les observacions del fons còsmic de microones per el satèl·lit Planck de l'EIXA, conclouen un valor de 67.4 quilòmetres/segon/megapársec (enfront dels 73 actuals obtinguts mitjançant calibratge per estreles cefeidas).
Una possible solució a este dilema seria considerar errònies les observacions de l'Hubble a distàncies llunyanes (degut, principalment, a la seua limitada resolució estel·lar a estes escales). És llavors quan entra en joc el James Webb, mostrant el seu enorme potencial en l'infraroig.
El Webb diu que el telescopi espacial Hubble encerta. Però les dades que arriben del fons còsmic de microones no concorden amb els anteriors.
La tensió d'Hubble continua
Encara que estes diferències puguen semblar xicotetes, una discrepància de 2 km/s/Mpc implica que podria faltar una cosa important en la nostra comprensió actual de l'univers.
Segons Adam Riess, autor principal de l'estudi, “una vegada resolts els errors de mesurament, el que queda és la possibilitat real i emocionant que hàgem entés malament l'univers”. En altres paraules, es necessitaria modificar el model cosmològic Lambda-CDM per a una millor descripció de l'evolució de l'univers primitiu fins als nostres dies.
L'univers, indiscutiblement, no és estàtic. Però encara queda bastant recorregut per a comprendre la seua estranya manera de moure's.
Óscar del Vaixell Vedell, Professor associat. Departament de Física (àrea d'Òptica)., Universitat de Múrcia
Este article va ser publicat originalment en The Conversation.
Traduït per Àgora CT
Crónica CT
* ho pots llegir perquè som Creative Commons
Cap comentari :