La observación más precisa hasta el momento de estrellas distantes que cambian periódicamente de brillo puede provocar un replanteamiento de la velocidad a la que se expande el universo, tal vez resolviendo o profundizando un problema de larga data en cosmología.
La observación confirma que existe una discrepancia entre los dos métodos principales para medir la velocidad. Universo Ampliando, alineándose con uno y no con el otro, informa un nuevo estudio.
Los investigadores del grupo Stellar utilizaron datos recopilados por Europa Jaya nave espacial para el estudio Estrellas variables cefeidas, que pulsa regularmente, proporcionando un método para medir con precisión las distancias cósmicas. La técnica de medición de estrellas Cefeidas se está expandiendo para incluir otros métodos, como los basados en observaciones de Tipo 1a. supernovas.
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La salida de luz de las supernovas, las gigantescas explosiones que ocurren al final de la vida de las grandes estrellas, es tan uniforme que se las conoce como «velas estándar» y constituyen una parte importante de lo que los astrónomos llaman la «escalera de distancia cósmica». » El método de medir la distancia de las estrellas Cefeidas agrega otro «peldaño» a esta escalera metafórica, y esta nueva investigación ha reforzado ese peldaño.
«Desarrollamos una forma de buscar cefeidas pertenecientes a cúmulos estelares de varios cientos de estrellas probando si las estrellas se mueven juntas a través de vía Lácteacoautor del estudio Richard Anderson, físico de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, dijo en un comunicado (Se abre en una nueva pestaña).
«Gracias a este truco, podemos aprovechar el mejor conocimiento de las mediciones de paralaje de Gaia mientras aprovechamos el aumento de resolución que ofrecen muchas estrellas del cúmulo», dijo Anderson. «Esto nos ha permitido llevar la resolución de las vistas de Gaia a sus límites y proporciona la base más sólida sobre la que puede descansar la escalera de la distancia».
La escala de distancia cósmica también se usa para medir la tasa de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble. Esta nueva recalibración del «grado» Cefeida profundiza el problema de la tasa de expansión del universo, que se conoce como la «tensión de Hubble».
¿Qué es la tensión de Hubble?
A principios del siglo XX, las ondas de choque se hicieron populares en la física y la astronomía cuando edwin hubble Reveló evidencia de que el universo no es estático, como se pensaba en ese momento, sino que, de hecho, se está expandiendo. Entonces, esta tasa de expansión se conoció como la constante de Hubble.
Este concepto sufrió una gran reorganización a fines de la década de 1990, cuando los astrónomos descubrieron a través de observaciones de supernovas distantes que no solo el universo se está expandiendo, sino que también lo está haciendo. a un ritmo acelerado. Desde entonces, medir la constante de Hubble se ha convertido en un tema espinoso para astrónomos y cosmólogos, porque hay dos formas principales de determinar este valor, y no están de acuerdo.
Se utiliza un método galaxiasLas velocidades en función de la distancia arrojan un valor constante de Hubble de aproximadamente 73 ± 1 kilómetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc), con 1 megaparsec representando aproximadamente 3,26 millones de años luz. Esto se conoce como la solución de «tiempo tardío», porque proviene de mediciones del universo en tiempos recientes.
La otra forma de medir la constante de Hubble es mirar la luz de un evento poco después la gran explosión Se llama la «última dispersión», donde los electrones se combinan con los protones para formar los primeros átomos. Dado que los electrones libres previamente habían dispersado fotones (partículas de luz) demasiado lejos, lo que les impedía viajar muy lejos, este evento significó que de repente se permitió que la luz viajara libremente por el universo.
Esta «primera luz» ahora se ve como Fondo cósmico de microondas (CMB), y llena el universo casi uniformemente, excepto por pequeñas diferencias. Cuando los astrónomos miden estas pequeñas variaciones en esta radiación fósil, predicen un valor moderno para la constante de Hubble de aproximadamente 67,5 ± 0,5 km/seg/millón de bloques.
Por extraño que parezca, las diferencias entre las dos estimaciones de la constante de Hubble solo han aumentado a medida que las técnicas de medición para ambas se han refinado y se han vuelto más precisas. Esta diferencia de 5,6 km/s/megapasc, y los problemas generales que la rodean, se denominan «tensión de Hubble». Es un tema serio para los cosmólogos, porque sugiere que algo anda mal con nuestra comprensión de las leyes físicas básicas que gobiernan el universo.
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Las variantes cefeidas eligen un bando
Anderson explicó por qué es tan importante una diferencia de unos pocos kilómetros/segundo/Mpc en la constante de Hubble, incluso dada la gran escala del universo. (Se estima que el ancho del universo visible solo es de unos 29.000 MPC).
«Esta discrepancia es de gran importancia», dijo Anderson. «Suponga que desea construir un túnel perforando dos lados opuestos de una montaña. Si ha entendido correctamente el tipo de roca y si sus cálculos son correctos, los dos agujeros que está perforando se encontrarán en el centro. Pero si es así no, entonces has cometido un error, o tus cálculos están equivocados o estás equivocado sobre el tipo de roca”.
Anderson dijo que esto es similar a la tensión de Hubble y lo que sucede con la constante de Hubble.
Añadió: «Cuanto más seguros estamos de la precisión de nuestros cálculos, más llegamos a la conclusión de que la discrepancia significa que nuestra comprensión del universo es incorrecta y que el universo no es exactamente lo que pensábamos».
La calibración mejorada del instrumento de Medición de Variables Cefeidas significa que esta técnica finalmente «toma partido» en el debate de la tensión del Hubble, brindando acuerdo con la solución de «tiempo tardío».
«Nuestro estudio confirma la tasa de expansión de 73 km/s/Mpc, pero lo que es más importante, también proporciona las calibraciones más precisas y fiables de las Cefeidas como instrumentos de medición de distancia hasta la fecha», dijo Anderson. «Esto significa que tenemos que repensar los conceptos fundamentales que forman la base de nuestra comprensión general de la física».
Los resultados del equipo también tienen otras implicaciones. Por ejemplo, la calibración Cefeida más precisa ayuda a revelar mejor la forma de nuestra galaxia, dijeron los miembros del equipo de estudio.
«Debido a que nuestras medidas son tan precisas, nos dan una idea de la geometría de la Vía Láctea», dijo el autor principal del estudio, Mauricio Cruz Reyes, Ph.D. estudiante en el grupo de investigación de Anderson, dijo en la misma declaración. «Extremadamente preciso calibración (Se abre en una nueva pestaña) Nuestro desarrollo nos permitirá determinar mejor el tamaño y la forma de la Vía Láctea como una galaxia de disco plano y su distancia de otras galaxias, por ejemplo”.
El nuevo estudio fue publicado la semana pasada en la revista Astronomía y astrofísica (Se abre en una nueva pestaña).
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