Este gráfico ilustra la relación período-luminosidad Cefeida, que los científicos usan para calcular el tamaño, la edad y la tasa de expansión del Universo. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
¿Qué tan rápido se está expandiendo nuestro universo? A lo largo de las décadas, se han utilizado diferentes estimaciones y acalorados debates sobre esas aproximaciones, pero ahora los datos del Telescopio Espacial Spitzer han proporcionado la medición más precisa hasta la fecha de la constante de Hubble, o la velocidad a la que nuestro universo se está separando. ¿El resultado? El Universo se está haciendo más grande un poco más rápido de lo que se pensaba.
El valor recientemente refinado para la constante de Hubble es 74.3 más o menos 2.1 kilómetros por segundo por megaparsec.
La estimación más previa provino de un estudio del Telescopio Espacial Hubble, a 74.2 más o menos 3.6 kilómetros por segundo por megaparsec. Un megaparsec es de aproximadamente 3 millones de años luz.
Para realizar las nuevas mediciones, los científicos de Spitzer observaron las estrellas pulsantes llamadas estrellas variables cefiadas, aprovechando la posibilidad de observarlas en luz infrarroja de onda larga. Además, los hallazgos se combinaron con datos publicados previamente de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP) sobre energía oscura. La nueva determinación reduce la incertidumbre al 3 por ciento, un salto gigante en la precisión para las mediciones cosmológicas, dicen los científicos.
WMAP obtuvo una medición independiente de la energía oscura, que se cree que está ganando una batalla contra la gravedad, separando la estructura del universo. La investigación basada en esta aceleración le valió a los investigadores el Premio Nobel de física 2011.
La constante de Hubble lleva el nombre del astrónomo Edwin P. Hubble, quien asombró al mundo en la década de 1920 al confirmar que nuestro universo se ha expandido desde que explotó y se convirtió en hace 13.700 millones de años. A fines de la década de 1990, los astrónomos descubrieron que la expansión se está acelerando o acelerando con el tiempo. Determinar la tasa de expansión es fundamental para comprender la edad y el tamaño del universo.
"Este es un gran rompecabezas", dijo la autora principal del nuevo estudio, Wendy Freedman, de los Observatorios de la Carnegie Institution for Science en Pasadena. "Es emocionante que hayamos podido usar Spitzer para abordar problemas fundamentales en cosmología: la velocidad precisa a la que el universo se está expandiendo en el momento actual, así como medir la cantidad de energía oscura en el universo desde otro ángulo". Freedman dirigió el innovador estudio del Telescopio Espacial Hubble que anteriormente había medido la constante del Hubble.
Glenn Wahlgren, científico del programa Spitzer en la sede de la NASA en Washington, dijo que las mejores vistas de las cefeidas permitieron a Spitzer mejorar las mediciones pasadas de la constante de Hubble.
"Estas estrellas pulsantes son peldaños vitales en lo que los astrónomos llaman la escala de distancia cósmica: un conjunto de objetos con distancias conocidas que, cuando se combinan con las velocidades a las que los objetos se alejan de nosotros, revelan la tasa de expansión del universo", dijo Wahlgren
Las cefeidas son cruciales para los cálculos porque sus distancias desde la Tierra se pueden medir fácilmente. En 1908, Henrietta Leavitt descubrió que estas estrellas pulsan a una velocidad directamente relacionada con su brillo intrínseco.
Para visualizar por qué esto es importante, imagine a alguien alejándose de usted mientras lleva una vela. Cuanto más se alejara la vela, más se atenuaría. Su brillo aparente revelaría la distancia. El mismo principio se aplica a las cefeidas, velas estándar en nuestro cosmos. Al medir qué tan brillantes aparecen en el cielo y comparar esto con su brillo conocido como si estuvieran cerca, los astrónomos pueden calcular su distancia de la Tierra.
Spitzer observó 10 cefeidas en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y 80 en una galaxia vecina cercana llamada Gran Nube de Magallanes. Sin el polvo cósmico bloqueando su visión, el equipo de investigación de Spitzer pudo obtener mediciones más precisas del brillo aparente de las estrellas y, por lo tanto, de sus distancias. Estos datos abrieron el camino para una estimación nueva y mejorada de la tasa de expansión de nuestro universo.
"Hace poco más de una década, no era posible usar las palabras" precisión "y" cosmología "en la misma oración, y el tamaño y la edad del universo no se conocían mejor que un factor de dos", dijo Freedman. “Ahora estamos hablando de precisiones de un pequeño porcentaje. Es bastante extraordinario ".
"Spitzer vuelve a hacer ciencia más allá de lo que fue diseñado para hacer", dijo el científico del proyecto Michael Werner en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Werner ha trabajado en la misión desde su primera fase conceptual hace más de 30 años. "Primero, Spitzer nos sorprendió con su capacidad pionera para estudiar atmósferas de exoplanetas", dijo Werner, "y ahora, en los últimos años de la misión, se ha convertido en una valiosa herramienta de cosmología".
El estudio aparece en el Astrophysical Journal.
Documento sobre arXiv: una calibración de infrarrojo medio de la constante de Hubble
Fuente: JPL
