El Telescopio Espacial James Webb confirma el ritmo de expansión del universo y uno de los mayores misterios de la física

El Telescopio Espacial James Webb confirma el ritmo de expansión del universo y uno de los mayores misterios de la física

tEl telescopio espacial James Webb ha confirmado los hallazgos de telescopios más pequeños sobre la velocidad a la que se expande el universo. En lugar de resolver el debate sobre la física, esto empeora las cosas, porque las mediciones anteriores contradicen lo que los astrónomos creen que debería suceder, basándose en Ecos del Big Bang. Esto (probablemente) no significa que debamos desechar la mayor parte de lo que creemos saber sobre cosmología, como dicen algunos. Artículos populares afirmanpero deja un gran problema por resolver.

Los astrónomos han ideado varias formas de determinar qué tan rápido se está expandiendo el universo, una medida que tiene implicaciones importantes para la edad y el futuro del universo. Inicialmente, estos pronósticos incluían incertidumbres generalizadas y, si bien los pronósticos básicos variaban, las barras de error se superponían, por lo que había poco de qué preocuparse.

Sin embargo, a medida que nuestras herramientas mejoraron y aumentó el número de fuentes estudiadas, las discrepancias no desaparecieron. Esto ahora se conoce como “tensión de Hubble”, una referencia a la constante de Hubble, el número que define la relación entre la distancia de un objeto distante y su velocidad.

El telescopio espacial James Webb es capaz de realizar una de las mediciones cruciales, la distancia a galaxias distantes, con mayor precisión que cualquier otro instrumento. Quizás, pensaron algunos astrónomos, proporcionaría una respuesta más cercana a la obtenida por otros métodos, resolviendo la tensión de Hubble. En cambio, apoyó los resultados de otros telescopios.

«¿Alguna vez ha tenido problemas para ver una marca que estaba en el borde de su visión? ¿Qué dice? ¿Qué significa? Incluso con los telescopios más potentes, las ‘marcas’ que los astrónomos quieren leer parecen tan pequeñas que nos cuesta también», dijo el profesor Adam Rees de la Universidad Johns Hopkins. En un declaración. Rees compartió el Premio Nobel de Física de 2011 por demostrar que la expansión del universo se está acelerando.

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«El signo que los cosmólogos quieren leer es el signo del límite de velocidad cósmica que nos dice qué tan rápido se está expandiendo el universo: un número llamado constante de Hubble», explicó Rees. «Nuestra marca está escrita en las estrellas de galaxias distantes. Las estrellas en esas galaxias nos dicen qué tan lejos están y, por lo tanto, cuánto tiempo ha viajado esa luz para llegar a nosotros, y los desplazamientos al rojo de las galaxias nos dicen cuánto ha recorrido el universo». se expandió durante ese tiempo y, por lo tanto, nos indica la tasa de expansión”.

Rees ganó su premio por ayudar a realizar esta medición utilizando supernovas de Tipo Ia, cuyo brillo intrínseco máximo es muy consistente. Sin embargo, esto requeriría esperar a que explote el tipo correcto de supernova. Las estrellas variables conocidas como Cefeidas proporcionan una alternativa, siendo más abundantes.

El brillo de una cefeida está relacionado con la velocidad a la que se expande y contrae, lo que nuevamente nos da una medida que puede usarse para calcular la distancia entre ellas. Las variables cefeidas nos dieron nuestra primera idea del tamaño del universo, revelando que las galaxias distantes se encuentran fuera de la Vía Láctea.

Sin embargo, no son tan brillantes como las supernovas y las variables cefeidas no se pueden ver en galaxias distantes. Sin embargo, a cientos de millones de años luz de distancia, pueden calibrar las mediciones de supernovas, proporcionando precisión adicional, pero sólo si podemos distinguirlas de las estrellas ordinarias cercanas.

El telescopio espacial James Webb trabaja en longitudes de onda en las que es más fácil hacerlo que con el telescopio Hubble, y Reiss y sus colegas lo han utilizado para medir más de 320 estrellas cefeidas, algunas en la galaxia relativamente cercana NGC 4258 y en NGC 5584, que albergó una supernova reciente.

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Sus mediciones muestran que la desconfianza en la precisión del Hubble no era infundada, ya que estaba midiendo muy bien estas galaxias. Sin embargo, lo que encontraron los dos telescopios espaciales no se ajusta exactamente a las expectativas basadas en el fondo cósmico de microondas.

La tensión del Hubble sigue sin resolverse.

«La posibilidad más interesante es que el estrés sea evidencia de algo que nos falta en nuestra comprensión del universo», añadió Rees. «Esto podría indicar la existencia de energía oscura exótica, materia oscura exótica, una revisión de nuestra comprensión de la gravedad o la existencia de una partícula o campo único». Como si la energía oscura y la materia oscura ordinarias no fueran lo suficientemente confusas.

Cuatro siglos después, Shakespeare sigue teniendo razón: hay Somos Más cosas en el cielo y en la tierra de las que cualquiera en su filosofía, incluido Horacio, podría soñar.

El estudio fue previamente aceptado. Diario astrofísicoUna vista previa está disponible en ArXiv.org.

Una versión anterior de este artículo se publicó en septiembre de 2023.

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