¿Y si la constante de Hubble no fuera tan constante?

En efecto, las mediciones tomadas del universo joven, como el fondo cósmico de microondas (el calor residual del Big Bang, que permea todo el Universo), nos dicen que la constante de Hubble está en algún lugar alrededor de los 68 km/s/Megaparsec, lo que significa que por cada millón de parsecs de distancia desde nuestro punto de vista (un parsec equivale a 3,26 años luz), la tasa de expansión del universo aumenta en 68 kilómetros por segundo.

Pero las mediciones más locales, del universo tardío, como las observaciones de supernovas, se inclinan hacia una respuesta diferente: una constante de Hubble de más de 74 km/s/ Mpc. Es decir, que el universo se expande a unos 74 kilómetros por segundo más rápido por cada cada 3,26 millones de años luz de distancia a nosotros.

Esta discrepancia se llama tensión de Hubble , y los científicos llevan décadas refinando los dos métodos de medición sin conseguir que coincidan.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha analizado una base de datos de más de 1.000 explosiones de supernovas y se han dado cuenta de que, después de todo, la constante de Hubble podría no ser tan constante como se pensaba, sino que iría aumentando a medida que el Universo se expande. Para explicar este proceso se necesitará probablemente de una 'nueva física', como por ejemplo una versión modificada de la gravedad de Einstein. La investigación se ha publicado en 'The Astrophysical Journal'.

"La cuestión -explica Enrico Rinaldi, físico de la Universidad de Michigan y coautor del estudio- es que parece haber una tensión entre los valores más altos para las observaciones del universo tardío y los valores más bajos para la observación del universo temprano. La pregunta que nos hicimos en este artículo es: ¿Qué pasaría si la constante de Hubble no fuera constante? ¿Y si realmente cambia?"

Para tratar de averiguarlo, los investigadores utilizaron un conjunto de datos de supernovas, explosiones espectaculares que marcan el final de la vida de muchas estrellas. Cuando brillan, emiten un tipo de luz específico que puede resultar muy revelador.

En concreto, los científicos observaron supernovas de tipo Ia, la misma clase de explosiones estelares, también llamadas 'velas estándar', que se utilizan normalmente para calcular la tasa de expansión del universo tardío, El brillo de estas supernovas es siempre es el mismo, por lo que observarlas es algo así como observar una serie de faros que tienen la misma bombilla. De este modo, y conociendo su luminosidad, los investigadores pueden calcular su distancia observando su intensidad en el cielo.

A continuación, los astrónomos utilizaron lo que se llama 'desplazamiento al rojo' para calcular cómo podría haber aumentado la tasa de expansión del Universo a lo largo del tiempo. Es algo similar a lo que sucede con las ondas sonoras en movimiento, cuya longitud de onda varía debido al efecto Doppler. Si estamos parados y se acerca una ambulancia, el sonido de su sirena será cada vez más agudo hasta que pase a nuestro lado, y cada vez más grave a medida que se aleja de nosotros. Esto es así porque al acercarse, la propia velocidad de la ambulancia se resta de la velocidad del sonido que emite, produciendo ondas cada vez más cortas (sonidos más agudos). Al alejarse, sucede lo contrario: la velocidad de la ambulancia se suma a la del sonido, y las ondas se estiran, es decir, son cada vez más largas (sonidos más graves.

Con la luz sucede algo parecido. Si un objeto se acerca a nosotros, se producirá un corrimiento de su luz hacia el color azul, mientras que si se aleja ese desplazamiento será hacia el rojo. La esencia de la observación original de Hubble es que cuanto más se aleja un objeto del observador, más se alarga la longitud de onda. El corrimiento al rojo y la distancia, pues, están relacionados.

En el estudio de Rinaldi y sus colegas, cada grupo de estrellas tiene un valor de referencia fijo de desplazamiento al rojo. Al comparar el corrimiento al rojo de cada grupo de estrellas, los investigadores pudieron extraer la constante de Hubble para cada uno de los diferentes grupos.

Para su análisis, los investigadores separaron después estas estrellas basándose en intervalos de corrimiento al rojo. Colocaron las estrellas en un intervalo de distancia en un "contenedor", luego un número igual de estrellas en el siguiente intervalo de distancia en otro contenedor, y así sucesivamente. Cuanto más cerca está el contenedor de la Tierra, más jóvenes son las estrellas.

"Si es una constante -afirma Rinaldi-, entonces no debería ser diferente cuando la extraemos de 'contenedores' de diferentes distancias. Pero nuestro principal resultado es que, en realidad, la constante de Hubble varía con la distancia. La tensión de la constante de Hubble puede explicarse por alguna dependencia intrínseca de esta constante de la distancia de los objetos que observamos".

Además, los investigadores se dieron cuenta de que su análisis permitía 'conectar' sin problema los valores de la constante obtenidos del universo temprano con las del universo tardío. "Los parámetros extraídos -prosigue Rinaldi- siguen siendo compatibles con la comprensión cosmológica estándar actual. Pero esta vez simplemente cambian un poco a medida que cambiamos la distancia, y esa pequeña variación es suficiente para explicar por qué tenemos esta tensión".

Estos resultados, si se mantienen, podrían brindar a los teóricos una vía para introducir nueva física en el universo que sea capaz de explicar la tensión de la constante de Hubble . O también podría revelar que las supernovas no son tan 'estándar' como se pensaba, y que tal vez se esté infiltrando algún sesgo en las observaciones que 'estropean' los esfuerzos de los científicos para medir la tasa real de expansión del Universo.