Una supernova distante desafía nuestra comprensión de la expansión del cosmos

Una supernova distante detectada a través de una extraña peculiaridad de lentes gravitacionales se ha utilizado para medir la expansión del universo. El resultado añade un giro inesperado a una tensión de larga data.

La lente gravitacional ocurre cuando la luz de un objeto distante es doblada y deformada por la gravedad de un objeto masivo y relativamente cercano. Esto puede dar como resultado que varias imágenes del objeto distante aparezcan alrededor del objeto cercano, similares a los patrones que puede ver al mirar a través de una lente deformada, como la parte inferior de un vaso de agua. Debido a que la luz del objeto de fondo toma un camino diferente para formar cada imagen, esas imágenes pueden aparecer ante nosotros en diferentes momentos.

Patrick Kelly de la Universidad de Minnesota y sus colegas utilizaron este extraño efecto para calcular la constante de Hubble, una medida de la tasa de expansión del universo. Lo hicieron con la luz de la supernova Refsdal, que es reflejada gravitacionalmente por un cúmulo de galaxias cercano. Se descubrió por primera vez en 2014, y apareció una nueva imagen de la supernova en 2015, lo que permitió a los investigadores usar el tiempo de retraso entre las imágenes para calcular la velocidad a la que la expansión del universo la aleja de la Tierra.

Hay dos formas principales de medir la constante de Hubble. La primera, llamada escalera de distancia cósmica, se basa en mediciones de objetos relativamente cercanos para determinar qué tan rápido se están alejando de la Tierra. El segundo utiliza observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), que es una reliquia de luz que quedó del Big Bang, por lo que las mediciones deben extrapolarse hacia adelante en el tiempo utilizando los mejores modelos del universo de los cosmólogos.

Los dos métodos han estado en desacuerdo durante décadas, en lo que se llama la tensión de Hubble: la escalera de distancia da como resultado una constante de Hubble de 73 kilómetros por segundo por megaparsec (km/seg/mpc), y el método CMB da un valor de aproximadamente 67 km. /seg/mpc. Los investigadores han esperado durante mucho tiempo que los métodos independientes puedan ayudar a resolver esta tensión, pero aún no han tenido éxito. Esta nueva medición que usa la supernova Refsdal da un valor de alrededor de 67 km/seg/mpc, de acuerdo con el método CMB a pesar de estar basado en observaciones de un objeto individual como el método de escala de distancia.

El nuevo resultado no descarta el valor más alto, pero sí significa que los modelos utilizados para estudiar objetos con lentes gravitacionales están en juego. “Si el valor de la constante de Hubble resulta ser 73, como lo indican las mediciones locales en este momento, entonces tiene que haber algo defectuoso en nuestra comprensión de las lentes de los cúmulos de galaxias, y estos modelos se utilizan de forma rutinaria para estudiar el universo distante. “, dice Kelly.

Los investigadores están haciendo un seguimiento de otras supernovas con lentes ahora para ver si pueden obtener más mediciones con este método, y otros equipos también están trabajando duro con otras formas independientes de medir la constante de Hubble. Si no encuentran una manera de hacer que las medidas concuerden entre sí, es posible que necesitemos modelos completamente nuevos de física exótica para explicar lo que realmente está sucediendo.

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