La próxima vez que coma un panecillo de arándanos (o chispas de chocolate), tenga en cuenta lo que le sucedió a los arándanos en la mezcla, ya que se horneó. Los arándanos comenzaron todos aplastados juntos, pero cuando el panecillo se expandió, comenzaron a alejarse el uno del otro. Si pudieras sentarte en un arándano, verías a todos los demás alejarse de ti, pero lo mismo sería cierto para cualquier arándano que elijas. En este sentido, las galaxias se parecen mucho a los arándanos.
Desde el Big Bang, el universo se ha expandido. El hecho extraño es que no hay un solo lugar desde el cual el universo se esté expandiendo, sino que todas las galaxias están (en promedio) alejándose de todas las demás. Desde nuestra perspectiva en la galaxia de la Vía Láctea, parece como si la mayoría de las galaxias se estuvieran alejando de nosotros, como si fuéramos el centro de nuestro universo tipo muffins. Pero se vería exactamente igual desde cualquier otra galaxia: todo se aleja de todo lo demás.
Para hacer las cosas aún más confusas, las nuevas observaciones sugieren que la velocidad de esta expansión en el universo puede ser diferente dependiendo de cuánto mire hacia atrás en el tiempo. Esta nueva información, publicada en Astrophysical Journal, indica que puede ser hora de revisar nuestra comprensión del cosmos.
El desafío de Hubble
Los cosmólogos caracterizan la expansión del universo en una ley simple conocida como la Ley de Hubble (denominada así por Edwin Hubble, aunque de hecho muchas otras personas se adelantaron al descubrimiento de Hubble). La ley de Hubble es la observación de que las galaxias más distantes se están alejando a un ritmo más rápido. Esto significa que las galaxias que están cerca se están alejando lentamente en comparación.
La relación entre la velocidad y la distancia de una galaxia está establecida por «Constante de Hubble», que es aproximadamente 70 kilómetros por segundo por Mega Parsec (una unidad de longitud en astronomía). Lo que esto significa es que una galaxia gana aproximadamente 80.467 kilómetros por hora por cada millón de años luz que está lejos de nosotros. En el tiempo que le lleva leer esta oración, una galaxia a un millón de años luz de distancia se aleja aproximadamente unas 160 kilómetros adicionales.
Esta expansión del universo, con galaxias cercanas alejándose más lentamente que las galaxias distantes, es lo que uno espera para un cosmos que se expande uniformemente con energía oscura (una fuerza invisible que hace que la expansión del universo se acelere) y materia oscura (una forma desconocida e invisible de materia que es cinco veces más común que la materia normal). Esto es lo que también se observaría de los arándanos en un muffin en expansión.
La historia de la medición de la Constante de Hubble ha estado plagada de dificultades y revelaciones inesperadas. En 1929, el mismo Hubble pensó que el valor debía ser de aproximadamente 550.000 kilómetros por hora por millón de años luz, aproximadamente diez veces más grande que lo que medimos ahora. Las mediciones de precisión de la Constante de Hubble a lo largo de los años es en realidad lo que condujo al descubrimiento inadvertido de la energía oscura. La búsqueda para obtener más información sobre este misterioso tipo de energía, que representa el 70% de la energía del universo, ha inspirado el lanzamiento del mejor telescopio espacial (actualmente) del mundo, llamado así por el Hubble.
Espectáculo cósmico
Ahora parece que esta dificultad puede continuar como resultado de dos mediciones muy precisas que no concuerdan entre sí. Así como las mediciones cosmológicas se volvieron tan precisas que se esperaba que el valor de la constante de Hubble se conociera de una vez por todas, se ha descubierto que las cosas no tienen sentido. En lugar de uno, ahora tenemos dos resultados sorprendentes.
Por un lado tenemos las nuevas medidas muy precisas del Fondo Cósmico de Microondas -el resplandor del Big Bang- de la misión de Planck, que ha medido la Constante de Hubble a aproximadamente 74.351 kilómetros por hora por millón de años luz.
Por otro lado, tenemos nuevas medidas de estrellas pulsantes en galaxias locales, también extremadamente precisas, que han medido la Constante de Hubble a 81.110 kilómetros por hora por millón de años luz. Estos están más cerca de nosotros a tiempo.
Ambas mediciones afirman que su resultado es correcto y muy preciso. Las incertidumbres de las mediciones son solo de aproximadamente 482 kilómetros por hora por millón de años luz, por lo que realmente parece que hay una diferencia significativa en el movimiento. Los cosmólogos se refieren a este desacuerdo como «tensión» entre las dos mediciones: ambos están obteniendo resultados estadísticamente en diferentes direcciones, y algo tiene que romperse.
¿Una nueva física?
Entonces, ¿qué se va a romper? En este momento el jurado está fuera. Podría ser que nuestro modelo cosmológico esté equivocado. Lo que se ve es que el universo se está expandiendo más rápido cerca de lo que cabría esperar en base a mediciones más distantes. Las mediciones de antecedentes cósmicos de microondas no miden directamente la expansión local, sino que más bien lo infieren a través de un modelo: nuestro modelo cosmológico. Esto ha sido tremendamente exitoso en la predicción y descripción de muchos datos de observación en el universo.
Entonces, aunque este modelo podría estar equivocado, nadie ha presentado un modelo convincente simple que pueda explicar esto y, al mismo tiempo, explicar todo lo demás que observamos. Por ejemplo, podríamos tratar de explicar esto con una nueva teoría de la gravedad, pero luego otras observaciones no encajan. O podríamos tratar de explicarlo con una nueva teoría de la materia oscura o la energía oscura, pero luego no caben más observaciones, y así sucesivamente. Entonces, si la tensión se debe a la nueva física, debe ser compleja y desconocida.
Una explicación menos emocionante podría ser que hay «incógnitas desconocidas» en los datos causados por efectos sistemáticos, y que un análisis más cuidadoso puede algún día revelar un efecto sutil que se ha pasado por alto. O podría ser un golpe de suerte estadístico, que desaparecerá cuando se recopilen más datos.
Actualmente no está claro qué combinación de nueva física, efectos sistemáticos o nuevos datos resolverá esta tensión, pero algo tiene que ceder. La expansión de la imagen de muffin del universo puede no funcionar más, y los cosmólogos están en una carrera para ganar un «gran horneado cósmico» para explicar este resultado. Si se requiere una nueva física para explicar estas nuevas medidas, entonces el resultado será un cambio espectacular de nuestra imagen del cosmos.