El telescopio más poderoso de la NASA ha visto algo inesperado que podría revertir nuestras suposiciones iniciales sobre el universo.
Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), los científicos de la Universidad Johns Hopkins han realizado mediciones extremadamente precisas de las distancias entre galaxias.
Estas observaciones revelan que el universo se está expandiendo entre un 8 y un 12 por ciento más rápido de lo que predicen nuestras mejores teorías actuales.
Esto sugiere que puede haber alguna fuerza desconocida que explique por qué el universo se está expandiendo más rápido ahora que hace miles de millones de años.
Observada por primera vez por el Telescopio Espacial Hubble en 1998, anteriormente se pensaba que la aceleración era causada por algo más inusual que un mal funcionamiento del telescopio.
Sin embargo, utilizando dos años de observaciones del JWST, los investigadores han demostrado ahora que los resultados condenatorios del Hubble no estaban equivocados.
Según el autor principal y premio Nobel, el profesor Adam Rees, esto demuestra que nuestra comprensión del nacimiento del universo puede estar completamente equivocada.
Dijo: “Confirma el desconcertante descubrimiento del Telescopio Espacial Hubble con el que hemos estado luchando durante una década: el universo se está expandiendo ahora más rápido de lo que nuestras mejores teorías pueden explicar”.
Los científicos que utilizan el telescopio espacial James Webb han confirmado que el universo se está acelerando un 12 por ciento más rápido que nuestra mejor teoría. En la imagen: La expansión del universo desde el Big Bang (izquierda) hasta nuestros días (derecha).
Los científicos han medido la distancia entre galaxias distantes que contienen estrellas pulsantes llamadas variables cefeidas. Dado que estos destellos tienen una velocidad proporcional a su brillo, se consideran el “estándar de oro” para medir distancias interestelares. En la foto: NGC 5468, una galaxia a unos 130 millones de años luz de la Tierra y que es la galaxia más distante que contiene una variable cefeida.
El profesor Rees utilizó inicialmente el telescopio espacial Hubble para medir las distancias entre un conjunto de galaxias.
Reveló que la expansión del universo se está acelerando a un ritmo de 72,8 km por megaparsec por segundo, una distancia equivalente a 3,26 millones de años luz.
Lo que hace que este resultado sea tan sorprendente es que la sabiduría convencional sobre la evolución del universo sugiere que esta cifra sólo debería ser de 67-68 km/s/mpc.
Un efecto trágico de esto fue que al modelo estándar del cosmos podría faltarle algo vital, algo que los astrónomos llaman la “tensión de Hubble”.
Más de 25 años después, el profesor Rees utiliza ahora el telescopio más grande y de mayor rendimiento de la NASA para demostrar que el descubrimiento que le valió el Premio Nobel no fue un error.
Utilizando JWST, Reiss y sus coautores se centraron en una galaxia que contiene estrellas pulsantes llamadas Cefeidas variables.
Estas estrellas únicas parpadean a un ritmo proporcional a su brillo o luminosidad, lo que las convierte en el “estándar de oro” para medir distancias interestelares.
Utilizando la bien estudiada galaxia NGC 4258 como punto de referencia, el estudio cubrió un tercio de la muestra de galaxias original del Telescopio Hubble.
El nuevo estudio cubre aproximadamente un tercio de toda la muestra de galaxias del Hubble, utilizando la distancia conocida de una galaxia llamada NGC 4258 (en la foto) como punto de referencia. Esto permite mediciones altamente precisas de distancias entre galaxias.
Las primeras observaciones realizadas por el Hubble en 1998 mostraron que la galaxia se está expandiendo más rápido de lo que sugiere el Modelo Estándar. El Modelo Estándar es la teoría que explica el Big Bang, el fondo cósmico de microondas (en la foto) y la formación temprana de galaxias.
Aunque el tamaño de la muestra fue pequeño, el equipo pudo medir aproximadamente cuatro veces más precisión que estudios anteriores.
Además de la variable Cefeida, los investigadores también tomaron medidas de estrellas ricas en carbono y supergigantes rojas brillantes en la misma galaxia.
Esto les permitió cotejar aún más sus resultados para garantizar que sus mediciones fueran precisas.
Estas nuevas grabaciones revelaron que las galaxias se están alejando unas de otras a una velocidad de 72,6 km/s/mpc, casi idéntica a las mediciones del Hubble de la misma galaxia.
El profesor Rees dijo: “La discrepancia entre la tasa de expansión observada del universo y las predicciones del modelo estándar sugiere que nuestra comprensión del universo puede ser incompleta.
“Ahora que dos telescopios emblemáticos de la NASA confirman mutuamente sus hallazgos, debemos tomar muy en serio esta cuestión (la atracción del Hubble): es un desafío, pero una oportunidad increíble para aprender más sobre nuestro universo”.
Esto sugiere que es posible que nos estemos perdiendo algo importante sobre el nacimiento del universo.
Xiang Li, estudiante de doctorado de Johns Hopkins y coautor del estudio, dijo: “Los hallazgos de Webb podrían interpretarse como una sugerencia de que nuestro modelo del universo puede necesitar ser revisado, aunque es muy difícil determinar con precisión de qué se trata”. el momento
Midiendo el mismo conjunto de galaxias que el Hubble (en la foto), los científicos confirmaron que el universo se está acelerando a un ritmo de 72,6 kilómetros por segundo por megaparsec, una distancia equivalente a 3,26 millones de años luz. El modelo estándar sugiere una aceleración de sólo 67-68 km/s/MPC
El Modelo Estándar explica la evolución de las galaxias, el fondo cósmico de microondas del Big Bang, la abundancia de elementos químicos en el universo y muchas otras observaciones importantes basadas en las leyes conocidas de la física.
Sin embargo, los científicos no han podido observar nada que explique por qué el universo debería acelerarse a un ritmo tan rápido.
Los científicos creen que la materia que podemos ver e interactuar regularmente es sólo el 4 por ciento del universo total.
El 96 por ciento restante del universo está formado por materia oscura, que constituye la masa faltante y la energía oscura de algunas galaxias.
La energía oscura puede representar hasta el 69 por ciento del universo y proporcionar la energía responsable de la expansión del espacio.
Sin embargo, la naturaleza de la energía oscura sigue siendo un misterio, y los científicos no están más cerca de resolver la excitación del Hubble que en 1998.
El profesor Reiss dijo: ‘Sí, parece que falta algo en nuestra comprensión del universo.
«Existe un gran desconocimiento sobre dos elementos de nuestra comprensión del universo: la materia oscura y la energía oscura.
Combinando observaciones del JWST (izquierda) y el Telescopio Espacial Hubble (derecha), los científicos han demostrado que puede faltar algo en nuestras mejores teorías sobre el universo.
“Hay muchas hipótesis que implican como posibles explicaciones la materia oscura, la energía oscura, la radiación oscura, por ejemplo los neutrinos (un tipo de partícula física subatómica), o la propia gravedad, con algunas propiedades exóticas”.
En el futuro, el profesor Reiss dice que los científicos necesitarán más observaciones para comprender mejor esta importante pista.
Con el tiempo, podría ayudar a los científicos a proponer una teoría que explique por qué nuestras predicciones y observaciones del universo no coinciden.
Y añadió: ‘¿La discrepancia está en el extremo inferior de lo que permiten los datos actuales, entre el cuatro y el cinco por ciento o entre el 10 y el 12 por ciento en el extremo superior? ¿En qué rango de tiempo cósmico está presente? Estos darán más ideas.’
¿Qué es la energía oscura?
La energía oscura es una frase que los físicos usan para describir un “algo” misterioso que causa que sucedan cosas inusuales en el universo.
El universo está lleno de materia y la gravedad mantiene unida toda la materia.
Luego llegaron 1998 y las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de supernovas muy distantes que mostraron que, hace mucho tiempo, el universo en realidad se estaba expandiendo más lentamente que hoy.
El universo no sólo se está expandiendo, sino que se está expandiendo cada vez más rápido con el tiempo”, dijo a MailOnline la científica del Dark Energy Survey, la Dra. Kathy Romer, en la foto de este gráfico de la NASA.
Entonces la expansión del universo no se estaba desacelerando debido a la gravedad, como todos pensaban, sino que se estaba acelerando.
Uno lo esperaba, no sabía cómo explicarlo. Pero algo hizo que sucediera.
“El universo no sólo se está expandiendo, sino que se está expandiendo cada vez más rápido con el tiempo”, dijo a MailOnline la Dra. Kathy Romer, científica del Dark Energy Survey.
“Lo que esperamos es que la expansión sea cada vez más lenta con el tiempo, porque han pasado unos 14 mil millones de años desde el Big Bang”.