Mediante el uso de cino galaxias como lentes gravitacionales gigantes, astrónomos han medido con el telescopio Hubble que el Universo se está expandiendo con más rapidez de lo esperado.

La tasa de expansión recientemente medida del Universo local es consistente con los hallazgos anteriores, pero estos están en intrigante desacuerdo con las mediciones del Universo temprano, lo que insinúa un problema fundamental en el corazón mismo de nuestra comprensión del cosmos.

La constante de Hubble --la velocidad a la que el Universo actual se está expandiendo-- es uno de los cálculos fundamentales que describen nuestro Universo. Un grupo de astrónomos de la colaboración H0LiCOW, liderado por Sherry Suyu, asociada con el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, 'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics' (ASIAA) en Taiwán y la Universidad Técnica) utilizó el telescopio espacial Hubble y otros telescopios en el espacio y en el suelo para observar cinco galaxias con el fin de llegar a una medida independiente de la constante de Hubble.

La nueva medición es completamente independiente de otras mediciones de la constante de Hubble en el Universo local que usaron estrellas variables cefeidas y supernovas como puntos de referencia. Sin embargo, el valor medido por Suyu y su equipo, así como los medidos utilizando cefeidas y supernovas, son diferentes de la medición realizada por el satélite Planck de la ESA, con una distinción importante: Planck midió la constante de Hubble para el Universo temprano observando el fondo cósmico de microondas.

HACIA UNA NUEVA FÍSICA MÁS ALLÁ DE NUESTRO CONOCIMIENTO DEL UNIVERSO

Mientras que el valor de la constante de Hubble determinado por Planck se ajusta a nuestra comprensión actual del cosmos, los valores resultantes de los diferentes grupos de astrónomos para el Universo local están en desacuerdo con nuestro modelo teórico aceptado del Universo. "La tasa de expansión del Universo está empezando a medirse de diferentes maneras con una precisión tan alta que las discrepancias reales pueden apuntar hacia una nueva física más allá de nuestro conocimiento actual del Universo", explica Suyu.

Los objetivos del estudio fueron galaxias masivas situadas entre la Tierra y cuásares muy distantes --núcleos de galaxias increíblemente luminosos--. La luz de los cuásares más distantes se dobla alrededor de las enormes masas de las galaxias como resultado de una fuerte lente gravitatoria, lo cual crea múltiples imágenes del cuásar de fondo.

Como las galaxias no crean distorsiones perfectamente esféricas en la estructura del espacio y las galaxias y cuásares de lente no están perfectamente alineadas, la luz de las diferentes imágenes del cuásar de fondo sigue trayectos que tienen longitudes ligeramente diferentes. Dado que el brillo de los cuásares cambia con el tiempo, los astrónomos pueden ver las diferentes imágenes parpadeando en distintos momentos y los retrasos entre ellas dependiendo de las longitudes de las trayectorias que ha tomado la luz. Estos retrasos están directamente relacionados con el valor de la constante de Hubble.

"Nuestro método es la manera más simple y directa de medir la constante de Hubble, ya que sólo utiliza la geometría y la relatividad general, no hay otras suposiciones", subraya el codirector de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, Frédéric Courbin. El uso de mediciones precisas de los tiempos entre las múltiples imágenes, así como los modelos informáticos, permitió al equipo determinar la constante de Hubble a una precisión impresionantemente alta: 3,8 por ciento.

"Una medición precisa de la constante de Hubble es uno de los premios más buscados en la investigación cosmológica de hoy", destaca la miembro del equipo Vivien Bonvin, de EPFL. Y Suyu añade: "La constante de Hubble es crucial para la astronomía moderna, ya que puede ayudar a confirmar o refutar si nuestra imagen del Universo
--compuesta de energía oscura, materia oscura y materia normal-- es realmente correcta o si nos estamos perdiendo algo fundamental".