El telescopio espacial James Webb acaba de medir la tasa de expansión del universo.  Los astrónomos están confundidos.  Alerta científica
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El telescopio espacial James Webb acaba de medir la tasa de expansión del universo. Los astrónomos están confundidos. Alerta científica

El telescopio espacial James Webb ha medido la tasa de expansión del universo y los resultados no son una gran noticia para la mayor crisis de la cosmología.

Este resultado es consistente con las mediciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble. Esto significa que no hay nada malo con los datos del Hubble y todavía estamos en un callejón sin salida.

Todavía hay desacuerdo entre los diferentes métodos de medición conocidos como tensor de Hubble, por lo que tendremos que confiar en otra forma de determinar qué tan rápido se está expandiendo el universo.

El universo que nos rodea puede parecer estacionario, sin cambios, pero todo lo que vemos se aleja a un ritmo enorme conocido como Constante de Hubble o H0. No está claro exactamente qué tan rápido es H0, porque diferentes formas de medirlo dan resultados diferentes.

Una forma es observar los rastros del universo primitivo, como la luz residual en el fondo cósmico de microondas o las ondas sonoras congeladas en el tiempo.

Otra forma es medir distancias a objetos con brillo intrínseco conocido, como las supernovas de tipo Ia, o Estrellas variables cefeidascuya luz fluctúa regularmente, lo que está relacionado con su brillo intrínseco.

Mediciones de distancia de cefeidas variables tomadas por Hubble (gris) y JWST (rojo). (NASA, Agencia Espacial Europea, Agencia Espacial Canadiense, c. Kang/STScI; ciencia: a. Res/STScI)

El primer método tiende a arrojar una tasa de expansión de aproximadamente 67 kilómetros por segundo por millón de pársecs. El segundo, unos 73 kilómetros por segundo por megaparsec. Esta discrepancia entre ambos se conoce como tensión de Hubble.

Estas mediciones se realizaron repetidamente, lo que redujo en gran medida las posibilidades de error en cada una de las estimaciones. Sin embargo, sigue existiendo la posibilidad de que haya algo engañoso en al menos algunos de los datos, especialmente porque algunos de los mejores datos que tenemos sobre las variables cefeidas provienen de una única fuente, el Telescopio Espacial Hubble.

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«[Cepheid variables] Es el instrumento estándar de oro para medir distancias entre galaxias a 100 millones de años luz o más, y es un paso crucial para determinar la constante de Hubble. «Desafortunadamente, las estrellas de las galaxias están agrupadas en un área pequeña desde nuestro punto de vista distante, por lo que a menudo carecemos de la resolución para separarlas de sus vecinas en la línea de visión». El astrofísico Adam Ries lo explica Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) y Universidad Johns Hopkins.

«La principal justificación para construir el Telescopio Espacial Hubble fue resolver este problema… El Hubble tiene una mejor resolución de longitud de onda visible que cualquier telescopio terrestre porque se encuentra por encima de los efectos nebulosos de la atmósfera terrestre. Como resultado, puede identificar cefeidas individuales variables en galaxias a más de cien kilómetros de distancia “millones de años luz y midiendo el intervalo de tiempo durante el cual cambia su brillo”.

Para cortar cualquier polvo que bloquee la luz cerca de la luz Estas observaciones deben realizarse en el infrarrojo cercano, una parte del espectro electromagnético en el que el Hubble no es particularmente fuerte. Esto significa que todavía existe cierta incertidumbre sobre los datos que obtuvo.

El telescopio espacial James Webb, por otro lado, es un potente telescopio infrarrojo y los datos que recopila no están sujetos a las mismas limitaciones.

Un diagrama que muestra la diferencia entre las observaciones del Hubble y del JWST, y cómo combinarlas produce un resultado más confiable. (NASA, Agencia Espacial Europea, c. Kang/STScI; ciencia: a. Res/STScI)

Rees y su equipo primero convirtieron el Telescopio Espacial James Webb en una galaxia de distancia conocida, para calibrar el telescopio para la iluminación variable Cefeida. Luego notaron cefeidas en otras galaxias. En total, el Telescopio Espacial James Webb recolectó observaciones de 320 estrellas cefeidas, reduciendo en gran medida el ruido presente en las observaciones del Hubble.

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Aunque los datos del Hubble son muy ruidososSin embargo, los datos de distancia seguían siendo consistentes con las observaciones del Telescopio Espacial James Webb. Esto significa que no podemos descartar cálculos de H0 basados ​​en los datos del Hubble; La velocidad actual es de 73 kilómetros por segundo por megaparsec y el error humano, al menos en este caso, no puede explicar la fluctuación del Hubble.

Aún no sabemos la causa de la tensión. Una de las principales fuerzas candidatas es la energía oscura, una fuerza misteriosa y poco conocida pero aparentemente fundamental. Aplicar presión negativa Esto acelera la expansión del universo. Con las nuevas mediciones del Telescopio Espacial James Webb, podemos estar un poco más cerca de la respuesta.

«Con Webb confirmando las mediciones del Hubble, las mediciones de Webb proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha de que los errores sistemáticos en la fotometría cefeida del Hubble no juegan un papel significativo en la fluctuación actual del Hubble». dice reese.

«Como resultado, las posibilidades más interesantes siguen sobre la mesa y la ambigüedad de la tensión se profundiza».

Los resultados fueron aceptados en Diario astrofísicoy está disponible en arXiv.

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