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Crédito: Robert Lea
Una nueva investigación sugiere que una disparidad preocupante en la tasa de expansión del universo, conocida como constante de Hubble, puede deberse al hecho de que la Tierra se encuentra en una vasta región poco densa del cosmos.
El problema se conoce como la “tensión del Hubble”. Surge del hecho de que hay dos formas de calcular la constante de Hubble en la permanencia evidente del universo, pero estos métodos no coinciden.
El equipo detrás de esta investigación sugiere que este problema surge del hecho de que nuestra galaxia, la Vía Láctea, se encuentra en una región subdensa o “supervacío”. Eso significaría que el espacio aparecer expandirse más rápidamente en esta “burbuja del Hubble”, oficialmente conocida como el supervacío Keenan-Barger-Cowie (KBC) (encima denominado de forma un tanto poco halagadora como “el agujero regional”), distorsionando así nuestras observaciones.
“Los vacíos son regiones del universo donde la densidad está por debajo del promedio”, dijo a Space.com Indranil Banik, miembro del equipo y cosmólogo de la Universidad de Saint Andrews. “Los supervacíos son vacíos de más de 300 millones de primaveras luz”.
¿Qué es un supervacío?
El universo se está expandiendo a un ritmo increíblemente rápido, pero aunque su delirio al trabajo puede parecer alargarse cada día, esto es sólo un multiplicador perceptible a vastas escalas cósmicas.
Eso significa que la constante de Hubble mide la velocidad a la que las galaxias distantes se alejan unas de otras.
Inicialmente, esto puede parecer que hace que la discrepancia en las tasas de la constante de Hubble sea un problema menos urgente. Luego de todo, no afecta hasta dónde tienes que durar para tomar tu café de la mañana.
El problema es que sin comprender qué tan rápido se está expandiendo el universo, los cosmólogos no pueden entender cómo evolucionó el cosmos, y nuestro mejor maniquí de esta crecimiento, el Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM) o “el maniquí habitual de cosmología”, desliz. poco.
Por lo tanto, la tensión del Hubble no es, sin duda, poco que los científicos puedan evitar o ignorar.
Fibras de color púrpura sobre un fondo sable, ocho flechas unidas en su saco indican un
El supervacío más stop conocido en el universo es el supervacío de Eridanus, que tiene 1.800 millones de primaveras luz de orgulloso, pero el supervacío de KBC siquiera se queda a espaldas en el radio de tamaño.
“El supervacío KBC es una región que es aproximadamente un 20% menos densa que el promedio cósmico, centrada aproximadamente donde estamos y extendiéndose a unos mil millones de primaveras luz”, dijo Banik. “Normalmente, cuando la muchedumbre mide la constante de Hubble usando distancias y corrimientos al rojo, no se alejan demasiado porque la tasa de expansión del universo ha cambiado con el tiempo.
“Esto significa que la muchedumbre normalmente no mira más allá de unos 2 mil millones de primaveras luz. Pero eso significaría que las observaciones se realizan interiormente del malogrado de KBC”.
¿Por qué realizar observaciones interiormente del supervacío KBC haría una diferencia suficiente en la constante de Hubble como para dar superficie a la tensión de Hubble?
¿Qué es la tensión de Hubble?
Hay dos formas de calcular la tensión de Hubble; llamémoslas “observación” y “teoría” (aunque eso está demasiado simplificado).
A partir del método teórico, los científicos realizan observaciones de un “fósil cósmico” llamado fondo cósmico de microondas (CMB). La primera luz que atravesó el cosmos, el CMB, es un campo de radiación que llena casi uniformemente todo el universo.
Luego, los científicos adelantan el temporalizador del cosmos, modelando su crecimiento utilizando el Lambda CDM como plantilla. Esto les da un valencia evidente para la constante de Hubble.
Un diagrama que muestra la crecimiento del universo según el maniquí predominante de materia oscura fría. Las observaciones de El Rollizo podrían poner en duda este maniquí
En el método de “observación”, los científicos utilizan datos astronómicos para calcular distancias a galaxias que albergan supernovas de tipo Ia o estrellas variables, dos ejemplos de objetos que los astrónomos llaman “velas habitual”.
Luego pueden calcular qué tan rápido retroceden estas galaxias examinando el cambio en las longitudes de onda de la luz de estos cuerpos, o el “desplazamiento al rojo”. Cuanto envejecido es el corrimiento al rojo, más rápido se aleja una galaxia de nosotros, y a partir de esto se puede calcular la constante de Hubble.
“Con el universo tardío, lo principal que hay que rememorar es que cuando miras más allí, miras más a espaldas en el tiempo”, dijo Banik. “Los fotones que han estado viajando durante más tiempo se estiran más correcto a la expansión cósmica”.
El problema es que este método de observación da un valencia de la constante de Hubble que es envejecido que el valencia obtenido extrapolando en torno a delante con el Lambda CDM.
Esta imagen muestra SN2014J, una de las supernovas de tipo Ia más cercanas de las últimas décadas.
El “método teórico” da un valencia para la constante de Hubble de aproximadamente 152.000 millas por hora por megaparsec (68 kilómetros por segundo por megaparsec, o Mpc), mientras que el “método de observación” regularmente da un valencia más parada de entre 157.000 mph por Mpc y 170.000 mph por Mpc (70 a 76 km/s/Mpc) dependiendo de las observaciones que se utilicen.
Un Mpc equivale a 3,26 primaveras luz o 5,8 billones de millas (9,4 billones de kilómetros), por lo que la tensión del Hubble es claramente una enorme discrepancia.
“Las observaciones del Universo tardío nos dicen que la tasa de expansión es un 10% más rápida que si utilizamos Lambda CDM para inferir hasta hoy cómo era el universo en la época del CMB”, dijo Banik. “No es un descubrimiento que la muchedumbre quisiera hacer que nuestra mejor teoría de la cosmología esté equivocada.
“¡Eso es un problema, pero a la naturaleza no le importan nuestras teorías!”
Nubes humeantes con un gran malogrado y una pequeña galaxia helicoidal entre ellas.
Banik y sus colegas creen que la tensión de Hubble surge del hecho de que el universo parece expandirse más rápidamente interiormente del supervacío KBC.
“Se puede pensar en un supervacío como un universo homogéneo más una masa negativa concentrada”, dijo Banik. “Esto tiene un meta gravitacional repulsivo, que puede aumentar los corrimientos al rojo de las galaxias más allá de lo que se debe solamente a la expansión cósmica”.
Esto marca la diferencia porque el método teórico promedia la constante de Hubble en todo el universo, mientras que el método de observación solo la calcula interiormente del supervacío KBC. Por lo tanto, interiormente de esta “burbuja del Hubble”, tenemos una perspectiva sesgada y sesgada.
“Esto haría que localmente pareciera que el universo se está expandiendo más rápido de lo que efectivamente está, lo que a su vez podría resolver la tensión de Hubble”.
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Curiosamente, el equipo ni siquiera estaba pensando en la tensión del Hubble cuando comenzaron a investigar el supervacío KBC. Lo que efectivamente querían retener era si surgen supervacíos como este en Lambda CDM.
“Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que si estás interiormente del malogrado, pensarías que el universo se está expandiendo más rápido de lo que efectivamente lo hace”, explicó Banik. “Entonces encima fue entonces cuando nos dimos cuenta de que esto podría resolver la tensión del Hubble”.
En cuanto a descubrir si son posibles supervacíos como “el agujero regional” en el Lambda CDM, Banik dijo que el equipo descubrió que un malogrado tan stop y profundo no puede surgir en el maniquí habitual de cosmología, al menos tal como está actualmente.
Banik predijo que la resolución de la tensión de Hubble podría lograrse tan pronto como 2030. Sin requisa, para que esto suceda, dijo que los científicos deben aceptar que el universo tiene más estructura de lo esperado en el maniquí cosmológico habitual.
“Entender qué aspecto de la cosmología habitual necesita ser revisado para resolver la tensión de Hubble será un gran alivio. En efectividad, para resolverlo se necesitará una teoría más profunda”, concluyó Banik. “Mi opinión es que la tensión del Hubble se resolverá en diez primaveras.
“Sin requisa, si me equivoco acerca de lo que está causando la tensión de Hubble, entonces resolverla no está en categórico en el horizonte, ya que no existe una buena teoría secundaria compatible con otras limitaciones importantes, como las edades de las estrellas más antiguas”.
La investigación del equipo se publica en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.