El telescopio Webb confirma que el universo se está expandiendo a un ritmo inesperado

Una nueva corroboración de la desconcertante observación de que el universo se está expandiendo más rápidamente de lo esperado ha llevado a los científicos a preguntarse sobre la causa, tal vez algún factor desconocido que involucre a los misteriosos componentes cósmicos energía oscura y materia oscura.

Dos años de datos del telescopio espacial James Webb de la NASA han validado el hallazgo anterior del telescopio espacial Hubble de que la tasa de expansión del universo es más rápida (aproximadamente un 8%) de lo que cabría esperar basándose en lo que los astrofísicos saben de las condiciones iniciales del cosmos y su evolución a lo largo de miles de millones de años. La discrepancia se denomina Tensión de Hubble.

Las observaciones del Webb, el telescopio espacial más capaz jamás desplegado, parecen descartar la idea de que los datos de su predecesor, el Hubble, tuvieran alguna falla debido a un error del instrumento.

«Esta es la muestra más grande de datos del Telescopio Webb – sus primeros dos años en el espacio – y confirma el desconcertante hallazgo del Telescopio Espacial Hubble con el que hemos estado luchando durante una década: el universo ahora se está expandiendo más rápido de lo que nuestras mejores teorías pueden explicar», dijo el astrofísico Adam Riess de la Universidad Johns Hopkins en Maryland, autor principal del estudio publicado el lunes en el Astrophysical Journal.

«Sí, parece que falta algo en nuestra comprensión del universo», añadió Riess, premio Nobel de Física en 2011 por el codescubrimiento de la expansión acelerada del universo. «Nuestra comprensión del universo contiene mucha ignorancia sobre dos elementos: la materia oscura y la energía oscura, que constituyen el 96% del universo, por lo que no se trata de un asunto menor».

«Los resultados de Webb pueden interpretarse como una sugerencia de que puede ser necesario revisar nuestro modelo del universo, aunque es muy difícil precisar cuál es en este momento», dijo Siyang Li, estudiante de doctorado en astronomía y astrofísica de Johns Hopkins y coautor del estudio.

La materia oscura, que se cree que representa alrededor del 27% del universo, es una forma hipotética de materia que es invisible pero cuya existencia se deduce de sus efectos gravitacionales sobre la materia ordinaria (estrellas, planetas, lunas, todo lo que hay en la Tierra), que representa aproximadamente el 5% del universo.

La energía oscura, que se cree que comprende aproximadamente el 69% del universo, es una forma hipotética de energía que permea vastas franjas del espacio que contrarresta la gravedad e impulsa la expansión acelerada del universo.

¿Qué podría explicar la tasa de expansión anómala?

«Hay muchas hipótesis que involucran a la materia oscura, la energía oscura, la radiación oscura -por ejemplo, los neutrinos (un tipo de partícula subatómica fantasmal)- o la gravedad misma, que tienen algunas propiedades exóticas como posibles explicaciones», dijo Riess.

Los investigadores emplearon tres métodos diferentes para medir una métrica reveladora específica: las distancias desde la Tierra hasta las galaxias donde se ha documentado un tipo de estrellas pulsantes llamadas Cefeidas. Las mediciones del Webb y del Hubble coincidieron.

La velocidad de expansión del universo, una cifra llamada constante de Hubble, se mide en kilómetros por segundo por megaparsec, una distancia equivalente a 3,26 millones de años luz. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, 5,9 billones de millas (9,5 billones de kilómetros).

Según el modelo estándar de cosmología (básicamente, la sabiduría convencional sobre el universo), el valor de la constante de Hubble debería ser de aproximadamente 67-68. Los datos del Hubble y el Webb arrojan un valor promedio de aproximadamente 73, con un rango de aproximadamente 70-76.

El Big Bang, que tuvo lugar hace 13 o 14 mil millones de años, dio origen al universo, que desde entonces no ha dejado de expandirse. En 1998, los científicos revelaron que, en realidad, esta expansión se estaba acelerando, y que la energía oscura era la causa hipotética.

El nuevo estudio analizó datos del Webb que cubren aproximadamente un tercio de la lista completa de galaxias relevantes del Hubble. En 2023, los investigadores anunciaron que los datos provisionales anteriores del Webb validaban los hallazgos del Hubble.

Entonces, ¿cómo podría resolverse este misterio de la tensión de Hubble?

«Necesitamos más datos para caracterizar mejor esta pista. ¿De qué tamaño es exactamente (la discrepancia)? ¿El desajuste se encuentra en el extremo inferior (4-5%) o en el extremo superior (10-12%) de lo que permiten los datos actuales? ¿En qué intervalo de tiempo cósmico está presente? Estos datos aportarán más información», dijo Riess.

Reuters