Tensión de Hubble: ¿Un periplo hacia nueva Física?        

Por: Brian Koberlein, Universe Today.

05 de septiembre de 2023.

Evolución de las mediciones respecto a la tensión de Hubble. Crédito de la imagen: Perivolaropoulos y Skara.

Nuestra mejor comprensión del Universo tiene sus raíces en un modelo cosmológico conocido como LCDM, el CDM significa materia oscura fría, donde la mayor parte de la materia del Universo no son estrellas y planetas, sino una extraña forma de materia que es oscura y casi invisible. La L, que se deriva de lambda, representa la energía oscura. Es el símbolo utilizado en las ecuaciones de la Relatividad General para describir el parámetro de Hubble, o la tasa de expansión cósmica. Aunque el modelo LCDM coincide increíblemente bien con las observaciones, no es perfecto. Y cuantos más datos se recopilan sobre el Universo primitivo, menos perfecto parece ser.

Una dificultad central es el hecho de que, cada vez más diversas medidas del parámetro de Hubble no se alinean. Por ejemplo, si se usan las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas para calcular el parámetro, se obtiene un valor de aproximadamente 68 km/s por megaparsec. Pero al comparar ese cálculo y usar una supernova distante para medirla, se obtiene un valor de alrededor de 73 km/s por megaparsec. En el pasado, la incertidumbre de estos valores era lo suficientemente grande como para superponerse, pero ahora las mediciones tienen tanta precisión que realmente no están de acuerdo. Esto se conoce como el problema de la tensión de Hubble y es uno de los misterios más profundos de la cosmología en este momento.

Gran parte de los esfuerzos para resolver este misterio se han centrado en comprender mejor la naturaleza de la energía oscura. En el primer modelo de Einstein, la expansión cósmica es una parte inherente de la estructura del espacio y el tiempo, una constante cosmológica que expande el Universo a un ritmo constante. Pero tal vez la energía oscura sea un campo escalar exótico, uno que permitiría una tasa de expansión variable o incluso una expansión que varía ligeramente según la dirección en la que se mire. Quizás la velocidad fue mayor en el período de las primeras galaxias y luego se desaceleró, de ahí las diferentes observaciones. Sabemos tan poco sobre la energía oscura que existen muchas posibilidades teóricas; sin embargo hay muchos más problemas teóricos que apuntan a que la energía oscura no será suficiente para resolver el problema de la tensión.

        Entre estas pistas teóricas, se encuentran problemas como el de las edades de los objetos distantes, que surge al ajustar los datos al rango de parámetros del Hubble que obtienen a partir de medidas directas, en el cual los datos de edad-distancia sugieren que el Universo es un poco más antiguo de lo que permite el LCDM, generando cierta confusión al contrastar con otras medidas. A este problema se suma, el de las oscilaciones bariónicas acústicas (BAO, por sus siglas en inglés), referido a las fluctuaciones de densidad en el Universo antiguo, que coincide con los datos de la fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) en un valor relativamente extremo, lo cual podría apuntar a que una mejora en la precisión de las mediciones desencadene una tensión CMB/BAO adicional a la tensión de Hubble.

        Debido a que las medidas del fondo cósmico de microondas como de las supernovas del parámetro de Hubble dependen de una estructura de modelos entrelazados. La medida de las supernovas depende de la escala de distancias cósmicas, donde se emplean varios modelos de observación para determinar distancias cada vez mayores. La medida CMB depende del modelo LCDM, el cual tiene cierta incertidumbre en sus parámetros como la densidad de la materia, propagando algunos problemas en el modelo cosmológico estándar.

En general, nuestro modelo estándar de cosmología se basa en una base teórica muy sólida y se encuentra respaldado en una amplia cantidad de observaciones. Lo que sí muestra, es que el problema de la tensión de Hubble no es el único que está al borde de nuestra comprensión. Hay muchos pequeños misterios y todos están interconectados de formas no triviales. No es probable que simplemente modificar la energía oscura los resuelva todos, pero muy probablemente será necesaria una combinación de ajustes o incluso podría significar una comprensión radicalmente nueva de cierta física básica.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-09-early-dark-energy-hubble-tension.html