Ondas gravitacionales podrían ser cruciales para resolver un gran misterio del universo

La constante de Hubble, el valor de la tasa de expansión del universo, es crucial para nuestra comprensión del cosmos. Solo hay un problema: no es constante. Los dos mejores métodos utilizados para medir de manera confiable el valor terminan con dos valores diferentes, lo que sugiere que algo anda mal con nuestra teoría del universo, llamado el modelo cosmológico estándar.

Recientemente se puso a prueba un tercer método, pero aunque nos dio más información, no resolvió el problema. Ahora, los investigadores han propuesto una prueba completamente nueva para la constante que emplea las ondas gravitacionales producidas por las colisiones de estrellas de neutrones. Los detalles de este enfoque se han publicado en un artículo en Physical Review Letters.

Hiranya Peiris, del University College London, dicho en un comunicado:

«La constante de Hubble es uno de los números más importantes en cosmología porque es esencial para estimar la curvatura del espacio y la edad del universo, así como para explorar su destino. Podemos medir la constante de Hubble utilizando dos métodos: uno que observa las estrellas Cefeidas y las supernovas en el universo local, y el otro que utiliza mediciones de la radiación de fondo cósmica del universo primitivo, pero estos métodos no dan los mismos valores, lo que significa nuestro modelo cosmológico estándar podría ser defectuoso».

Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo causadas por la interacción de objetos masivos, en este caso la fusión de estrellas de neutrones. Usando el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) y los experimentos de Virgo, los investigadores midieron estas pequeñas vibraciones para determinar cuán lejos ocurrieron estos eventos.

Aunque LIGO y Virgo también pueden medir las colisiones de los agujeros negros mediante ondas gravitacionales, los astrónomos también necesitarían sus emisiones de luz para determinar la constante de Hubble, y hasta ahora solo hemos visto luz en las fusiones de estrellas de neutrones. Usando la luz, los investigadores pueden averiguar a qué velocidad parece que el objeto se está alejando de nosotros. Al combinar velocidad y distancia, pueden estimar la constante de Hubble.

El Dr. Stephen Feeney, del Instituto Flatiron de la ciudad de Nueva York, dijo en un comunicado:

«Hemos calculado que al observar 50 estrellas de neutrones binarias en la próxima década, tendremos suficientes datos de ondas gravitacionales para determinar independientemente la mejor medición de la constante de Hubble. Deberíamos poder detectar suficientes fusiones para responder a esta pregunta en 5 o 10 años».

El profesor Peiris concluyó:

«Esto, a su vez, llevará a la imagen más precisa de cómo se está expandiendo el universo y nos ayudará a mejorar el modelo cosmológico estándar».

Muchos investigadores están tratando de encontrar diferentes métodos para resolver esta tensión y, finalmente, explicar qué está sucediendo exactamente en la cosmología.

Imagen de portada: Representación artística de una colisión de una estrella de neutrones. Crédito: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

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