Recreación de Big Bang
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Así sabemos que el Universo es más grande cada segundo

El premio Nobel Adam Riess ha calculado que la velocidad de expansión supera en un 9% las previsiones anteriores

MadridActualizado:

A cada segundo que pasa, el Universo se hace más grande. El espacio entre las galaxias se "estira" continuamente, alejándolas unas de otras, y lo hace además cada vez más deprisa, en un proceso que los investigadores conocen como "expansión acelerada". Ahora bien, ¿a qué velocidad, exactamente, se está expandiendo el Universo? O dicho de otra forma, cuál es el valor real de la "Constante de Hubble", que es la tasa de expansión del Universo medida en km/s? Conocer la respuesta tiene enormes implicaciones para la Astrofísica y la Cosmología.

Existen dos posibles formas de abordar la cuestión. La primera, fijándose en las condiciones iniciales del Universo, justo después del Big Bang, para calcular después la tasa de expansión que correspondería a esas condiciones. La segunda, estudiando cómo, efectivamente, el Universo se está expandiendo en la actualidad.

Ambos métodos se han ido refinando con el paso de los años, permitiendo resultados cada vez más precisos. Sin embargo, y para sorpresa de los investigadores, los resultados no coinciden. Muy al contrario, revelan una discrepancia que se hace cada vez mayor a medida que las observaciones astronómicas se vuelven más y más precisas. Se trata de una intrigante diferencia entre lo que los científicos predicen y lo que observan.

Ahora, y utilizando el telescopio Espacial Hubble, Adam Riess, premio Nobel y profesor de Física y Astronomía en la Universidad Johns Hopkins, acaba de confirmar que el Universo se está expandiendo cerca de un 9% más rápido de lo esperado. Es, hasta el momento, la mayor discrepancia hallada entre lo que "debería ser" y lo que efectivamente es.

En su estudio, recién publicado en The Astrophysical Journal, Riess y su equipo, además, han reducido drásticamente las posibilidades de que esa discrepancia sea una simple casualidad o se deba, sencillamente, a algún defecto en las observaciones. Esa posibilidad, que antes era de 1 entre 3.000, ha pasado a ser, después del trabajo de Riess y su equipo, de apenas 1 entre 100.000.

Lo malo, en este caso, es que todos tienen razón. Es decir, que tanto las predicciones basadas en las condiciones del Universo primitivo como las mediciones de la tasa de expansión hechas en la actualidad son, hasta donde sabemos, correctas. Ambos valores, en efecto, han sido probados ya de múltiples maneras. Lo cual, según Riess, nos lleva a pensar que "algo importante" se nos tiene, por fuerza, que haber pasado por alto.

"Aquí no se trata solo de dos experimentos que están en desacuerdo -explica Riess- . Más bien, diría que estamos midiendo dos cosas que son fundamentalmente diferentes. Una es lo rápido que se está expandiendo el Universo en la actualidad, tal y como lo vemos. La otra es una predicción basada en la física del Universo primitivo y en las mediciones de lo rápido que debería estar expandiéndose. Si esos valores no concuerdan, existe una gran probabilidad de que nos esté faltando algo en el modelo cosmológico que conecta las dos eras".

Antes de que se lanzara el Hubble en 1990, las estimaciones de la constante de Hubble (así llamada en honor del astrónomo Edwin Hubble, el primero que la calculó a finales de la década de 1920) variaban en un factor de dos. A fines de la década de 1990, el propio telescopio espacial refinó el valor de la constante a un 10 por ciento, logrando así una de las metas clave del telescopio. En 2016, otro equipo de astrónomos (también utilizando el Hubble) volvieron a reducir la incertidumbre de la constante, hasta el 2,4 por ciento. Pero descubrieron al mismo tiempo que el Universo se está expandiendo entre el cinco y el nueve por ciento más rápido de lo previsto. Y con esta última investigación, Riess y su equipo han conseguido reducir de nuevo la incertidumbre hasta solo el 1,9%, algo que no tiene precedentes. Pero al hacerlo, también vieron cómo la discrepancia entre lo que debería ser y lo que es, algo que los investigadores han bautizado como la "Tensión de Hubble", crecía hasta un incomodísimo 9%.

"La Tensión de Hubble entre el Universo temprano y el pasado -continúa el premio Nobel- puede ser el desarrollo más emocionante en Cosmología desde hace décadas. El desajuste ha ido creciendo y ahora ha llegado a un punto en el que es realmente imposible descartarlo como una casualidad. Esta diferencia no puede deberse a la simple casualidad".

¿En qué se concretan exactamente esas diferencia? La nueva estimación de la constante de Hubble medida por Riess y su equipo es de 74 k/s por megaparsec. Lo cual significa que por cada 3,3 millones de años luz de distancia (un megaparsec) a la que una galaxia esté de nosotros, parecerá que se mueve 74 km/s más rápido, debido a la expansión del Universo. Y eso es un 9% más rápido que los cerca de 67 km/s por megaparsec previstos por las observaciones del Universo primitivo (unos 380.000 años después del Big Bang), llevadas a cabo por el telescopio europeo Max Planck. Algo importante, desde luego, se nos está escapando.

Posibles razones para la discrepancia

A día de hoy, ni Adam Riess ni ningún otro científico del mundo sería capaz de explicar la discrepancia detectada. Sin embargo, los investigadores barajan una serie de explicaciones. Una de ellas recurre a una "inesperada" aparición en el Universo de la energía oscura, que da cuenta de cerca del 68% de su masa total. A partir de esa aparición, la velocidad de expansión habría empezado a acelerarse hasta llegar a los valores actuales.

Otros, sin embargo, prefieren suponer que la energía oscura existe desde el principio, apenas unos segundos tras el Big Bang, y que con ella comenzó el proceso de expansión, que se fue acelerando con el paso del tiempo.

Según otra idea, existiría en el Universo una clase aún no detectada de partículas subatómicas, moviéndose casi a la velocidad de la luz. Juntas, darían forma a una suerte de "radiación oscura" que también incluiría otras partículas ya conocidas, como los neutrinos.

Incluso se baraja la posibilidad de que la tan buscada (y no encontrada hasta ahora) materia oscura (que no estaría formada por protones, neutrones y electrones) fuera capaz, en realidad, de interactuar con la materia ordinaria (de la que estamos hechos) con más fuerza de lo que se creía hasta ahora.

Ideas no faltan, desde luego, pero la auténtica explicación sigue siendo un misterio. El propio Riess asegura no tener una respuesta a este problema, y que por ahora no puede hacer más que seguir trabajando para reducir, aún más que el actual 1,9%, las incertidumbres sobre la constante de Hubble. Su objetivo, afirma, es reducir ese grado de incertidumbre hasta el 1%, lo que debería ayudar a los astrónomos a identificar, por fin, la verdadera causa de la discrepancia.

Por cierto, el hecho de que el Universo se esté expandiendo más rápido de lo que pensábamos tendría, también, consecuencias en su edad estimada (13.700 millones de años), que podría llegar a reducirse hasta en 1.000 millones de años.