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Resuelto el misterio de la expansión del universo

Si no es homogéneo a gran escala, determina la constante de Hubble


El universo evoluciona en el interior de una burbuja de 250 millones de años luz de diámetro donde la densidad de la materia es menor que en el resto del cosmos. Así determina la constante de Hubble sin necesidad de “nueva física”.





GalaxIA M106. Foto: Hubble.
GalaxIA M106. Foto: Hubble.
La Tierra, el sistema solar, toda la Vía Láctea, así como los pocos miles de galaxias más cercanas a nosotros, evolucionan en una vasta "burbuja" de 250 millones de años luz de diámetro, en la cual la densidad promedio de la materia es la mitad más pequeña que la del resto del universo.

Esta es la hipótesis propuesta por un físico teórico de la Universidad de Ginebra (UNIGE) para resolver un rompecabezas que ha dividido a la comunidad científica durante una década: ¿cuál es la velocidad de expansión del Universo?

Hasta ahora, al menos dos métodos de cálculo independientes han llegado a dos valores que difieren entre sí en aproximadamente un 10% y cuya diferencia es estadísticamente irreconciliable.

El enfoque, presentado en la revista Physics Letters B, hace posible borrar esta divergencia y esto, sin recurrir a ninguna "nueva física".

Expansión continua

Desde el Big Bang, hace 13.800 millones de años, el Universo se ha expandido. El primero en haberlo sugerido es el canon y físico belga Georges Lemaître (1894-1966) y el primero en haberlo destacado es Edwin Hubble (1889-1953).

El astrónomo estadounidense descubrió en 1929 que todas las galaxias se alejan de nosotros y que cuanto más rápido se alejan, mayor es su distancia.

Esto sugiere que existió en el pasado un tiempo en que todas las galaxias estaban en el mismo lugar, un momento que solo puede corresponder al Big Bang.

De estos trabajos surgió la llamada ley de Lemaître-Hubble y, sobre todo, la constante de Hubble (H0), que representa la tasa de expansión del Universo.

Las mejores estimaciones de H0 son actualmente alrededor de 70 (km/s)/ Mpc (lo que significa que el Universo se extiende 70 km por segundo más rápido cada 3, 26 millones de años luz). El problema es que dos métodos de cálculo se oponen entre sí.

Supernovas esporádicas

El primer método se basa en el fondo cósmico de microondas, esta radiación de microondas que proviene de todas partes y que se emitió cuando el Universo se enfrió lo suficiente como para que la luz circulara libremente (alrededor de 370,000 años después del Big Bang).

A partir de estos datos precisos proporcionados por la misión espacial de Planck, teniendo en cuenta el hecho de que el Universo es homogéneo e isotrópico y al utilizar la teoría de la relatividad general de Einstein para desarrollar el escenario, obtenemos para H0 el valor de 67,4.

El segundo método de cálculo se basa en las supernovas que aparecen esporádicamente en galaxias distantes. Estos eventos muy brillantes proporcionan al observador distancias muy precisas. Este enfoque determinó un valor para H0 de 74.

"Durante varios años, estos dos valores han seguido ganando precisión mientras permanecen diferentes entre sí", explica Lucas Lombriser, profesor del Departamento de Física Teórica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.

Esta constatación provocó una controversia científica que perdura hasta hoy y quye incluso despertó la emocionante esperanza de que tal vez estábamos evocando una "nueva física".

Para reducir esta brecha, Lucas Lombriser imaginó que el Universo no es tan homogéneo como se afirma. Esta afirmación puede parecer obvia en escalas relativamente modestas. No hay duda de que la materia se distribuye de manera diferente en una galaxia que en el exterior.

"Burbuja de Hubble"

"Si estuviéramos en una especie de" burbuja "gigantesca en la que la densidad de la materia sería significativamente menor que la que conocemos para todo el Universo, eso tendría consecuencias en las distancias de las supernovas y, en última instancia, en la determinación de H0”, explica Lucas Lombriser.

Solo sería necesario que esta "burbuja de Hubble" sea lo suficientemente grande como para incluir la galaxia que se utiliza como referencia para la medición de las distancias.

Al fijar un diámetro de 250 millones de años luz para esta burbuja, el físico calculó que si la densidad de la materia en el interior era 50% más baja que la del resto del Universo, obtendríamos un nuevo valor para la constante de Hubble que está, finalmente, de acuerdo con la obtenida gracias al fondo cósmico difuso.

“La probabilidad de que exista tal fluctuación en esta escala es de 1 en 20, o incluso de 1 en 5, especifica Lucas Lombriser. Por lo tanto, no es la fantasía de un teórico. Hay muchas regiones como la nuestra en el vasto universo”, concluye.

Referencia

Consistency of the local Hubble constant with the cosmic microwave background. Lucas Lombriser. Physics Letters B, Volume 803, 10 April 2020, 135303. DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2020.135303


Martes, 10 de Marzo 2020
UNIGE/T21
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Nota



Comente este artículo

1.Publicado por Miguel Leiva Torreiro el 10/03/2020 18:00
Vamos a ver...

Si el universo actual se estima que lleva en expansión 13.800 millones de años, y esto es porque los cálculos arrojan que la luz más distante que ha viajado hasta nosotros (sígase fondo cósmico de microondas), lo ha hecho durante ese tiempo, aproximadamente. Así, el universo tiene, al menos, un tamaño hasta nosotros de 13.800 millones de años-luz. Si la burbuja TEÓRICA es de solo 250 millones de años-luz, ¿cómo es que cabe el universo en ella?

Un saludo.

2.Publicado por No somos nada el 10/03/2020 23:04
¿ Alguien se cree que de una explosión "Big Bang", sea capaz de crear y formarse supernovas, galaxias, planetas, exoplanetas...etc, es fortuito o por casualidad?, absolutamente no. Está claro que existe un Dioso como quieras llamarlo, porque de la nada no se crea nada.

3.Publicado por Víctor Miguélez el 11/03/2020 10:06
Jajjjajaja.Correcto Miguel Leiva.
Entiendo que definir el tamaño de la Vía láctea es muy discutible, incluso en el ámbito científico, pero vamos a respetar al menos los órdenes de magnitud.
Un diámetro o ancho mucho más aproximado es de 200.000 años luz (0.2 millones).

Lo peor de todo es que ha replicado la noticia en diversos medios cometiendo este error (meneame, europapress.es, la vanguardia,...)

4.Publicado por Jose ESTRADA el 11/03/2020 18:35
Miguel Leiva, entiendo su comentario pero lo que dice el artículo es que de ese tamaño es la "burbuja" en la que estamos. Esto es, una burbuja dentro del universo. Si dicha burbuja mide 250 milllones de años (que es lo que podemos medir con cierta "precision") y si la densidad de esa burbuja es 50 % menos que el resto del Universo, entonces la medición de la constante H0 con 2 métodos distintos coincidirían.

Cerrando con que no es descabellado que esa burbuja pueda tener esa diferencia de densidad que el resto del universo ya que en otras areas observables se ha podido estimar que hay mayor o menor densidad que otras... ;-)

5.Publicado por Miguel Leiva Torreiro el 11/03/2020 22:21
Vamos a ver...

Creo que no me he explicado con claridad. A ver si a la segunda. ¿Cómo se puede calcular la densidad del universo entero para poder decir después que vivimos en una burbuja menos densa que el resto? ¿Se puede afirmar categóricamente que el asunto está resuelto, tal como se afirma en el título? ¿La materia oscura existe o no? ¿La materia oscura cuenta en la densidad? ¿Y la masa de los agujeros negros que no se conocen cuenta?

Creo que no podemos meter al universo en la burbuja...

6.Publicado por Jorge Ayllon el 17/03/2020 14:22
Quizás el error esta en que no es 250 millones sino 250,000 millones

7.Publicado por mauricio el 31/03/2020 05:05
Considero que el universo es um tejido formado por espacio , tiempo y lógicamente movimiento , sin embargo lo paradojico es que hay incluir los observadores .lo cierto es que debe existir partes del universo seran diferentes en su espacio y tiempo , es decir, que la velocidad sera diferentes en algunas partes y por lo tanto ahora mismo estará sufriendo un big crunch , es decir , recogiendo su tejido.

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