La pregunta de qué tan rápido se está expandiendo el universo ha estado molestando a los astrónomos durante casi un siglo. Diferentes estudios siguen dando diferentes respuestas, lo que hace que algunos investigadores se pregunten si han pasado por alto un mecanismo clave en la maquinaria que impulsa el cosmos.
Ahora, al ser pioneros en una nueva forma de medir qué tan rápido se está expandiendo el cosmos, un equipo dirigido por astrónomos de UCLA ha dado un paso hacia la resolución del debate. La investigación del grupo se publica hoy en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
En el centro de la disputa se encuentra la constante de Hubble, un número que relaciona las distancias con los desplazamientos al rojo de las galaxias: la cantidad de luz que se estira a medida que viaja a la Tierra a través del universo en expansión. Estimaciones para el rango constante de Hubble de aproximadamente 67a 73 kilómetros por segundo por megaparsec, lo que significa que dos puntos en el espacio separados por 1 megaparsec el equivalente a 3,26 millones de años luz se alejan uno del otro a una velocidad entre 67 y 73 kilómetros por segundo.
"La constante de Hubble ancla la escala física del universo", dijo Simon Birrer, un erudito postdoctoral de UCLA y autor principal del estudio. Sin un valor preciso para la constante de Hubble, los astrónomos no pueden determinar con precisión el tamaño de las galaxias remotas, la edad del universo o la historia de expansión del cosmos.
La mayoría de los métodos para derivar la constante de Hubble tienen dos ingredientes: una distancia a alguna fuente de luz y el desplazamiento al rojo de esa fuente de luz. Buscando una fuente de luz que no se había utilizado en los cálculos de otros científicos, Birrer y sus colegas recurrieron a los cuásares, fuentesde radiación impulsada por gigantescos agujeros negros. Y para su investigación, los científicos eligieron un subconjunto específico de cuásares: aquellos cuya luz ha sido doblada por la gravedad de una galaxia interviniente, que produce dos imágenes de lado a lado decuásar en el cielo
La luz de las dos imágenes toma diferentes rutas hacia la Tierra. Cuando el brillo del cuásar fluctúa, las dos imágenes parpadean una tras otra, en lugar de al mismo tiempo. El retraso en el tiempo entre esos dos parpadeos, junto con información sobre la galaxia entrometidacampo gravitacional, se puede utilizar para rastrear el viaje de la luz y deducir las distancias desde la Tierra hasta el quásar y la galaxia en primer plano. Conocer los desplazamientos al rojo del cuásar y la galaxia permitió a los científicos estimar qué tan rápido se está expandiendo el universo.
El equipo de UCLA, como parte de la colaboración internacional de H0liCOW, había aplicado previamente la técnica para estudiar cuásares con imágenes cuádruples, en el que aparecen cuatro imágenes de un cuásar alrededor de una galaxia en primer plano. Pero las imágenes cuádruples no son tan comunes dobleSe cree que los quásares de imagen son aproximadamente cinco veces más abundantes que los cuádruples.
Para demostrar la técnica, el equipo dirigido por la UCLA estudió un cuásar con doble imagen conocido como SDSS J1206 + 4332; se basaron en datos del telescopio espacial Hubble, los observatorios Gemini y WM Keck, y del Monitoreo cosmológico de lentes gravitacionales,o COSMOGRAIL, red: un programa administrado por la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne de Suiza que tiene como objetivo determinar la constante de Hubble.
Tommaso Treu, profesor de física y astronomía de la UCLA y autor principal del artículo, dijo que los investigadores tomaron imágenes del cuásar todos los días durante varios años para medir con precisión el retraso de tiempo entre las imágenes. Luego, para obtener la mejor estimación posible deEn la constante de Hubble, combinaron los datos recopilados en ese cuásar con datos que previamente habían sido recopilados por su colaboración H0liCOW en tres cuásares con imágenes cuádruples.
"La belleza de esta medida es que es altamente complementaria e independiente de los demás", dijo Treu.
El equipo liderado por UCLA llegó a una estimación para la constante de Hubble de aproximadamente 72.5 kilómetros por segundo por megaparsec, una cifra en línea con lo que otros científicos habían determinado en la investigación que usaba distancias a supernovas, estrellas en explosión en galaxias remotas- como medida clave. Sin embargo, ambas estimaciones son aproximadamente un 8 por ciento más altas que una que se basa en un tenue resplandor de todo el cielo llamado fondo cósmico de microondas, una reliquia de 380,000 años después del Big Bang, cuando la luz viajaba libremente por el espaciopor primera vez.
"Si hay una diferencia real entre esos valores, significa que el universo es un poco más complicado", dijo Treu.
Por otro lado, dijo Treu, también podría ser que una medición, o las tres, estén mal.
Los investigadores ahora están buscando más cuásares para mejorar la precisión de su medición constante de Hubble. Treu dijo que una de las lecciones más importantes del nuevo documento es que los cuásares con doble imagen brindan a los científicos muchas más fuentes de luz útiles para sus cálculos constantes de Hubble.Por ahora, sin embargo, el equipo dirigido por la UCLA está centrando su investigación en 40 cuásares con imágenes cuádruples, debido a su potencial para proporcionar información aún más útil que los de doble imagen.
Otros dieciséis investigadores de 13 instituciones en siete países contribuyeron al documento; la investigación fue apoyada en parte por subvenciones de la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Packard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Christopher Crockett. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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