El misterio del globo que se infla mal: cuanto más calculamos el tamaño del Universo, menos sentido tiene todo

Hace tiempo que sabemos que el Universo se expande. Sin embargo, la velocidad a la que lo hace es un quebradero de cabeza. Según qué método se emplee para medirlo, se obtiene un resultado distinto. Ahora por fin se ha encontrado una forma mucho más precisa de medirlo, pero en realidad no deshace demasiado la maraña. La lía todavía más. 

Una superposición de técnicas. Mediante una superposición de distintas técnicas, un equipo internacional de científicos ha hecho el cálculo más preciso hasta el momento de la velocidad de expansión del Universo: 73,5 ± 0,81 kilómetros por segundo por megaparsec. La cifra coincide bastante bien con las que se han calculado en el pasado tomando datos del Universo cercano. Sin embargo, se aleja bastante de la que se calcula cuando se emplean datos de los albores del Universo. Esto indica que hay algo en la física de ese punto más alejado del cosmos de lo que no tenemos ni idea. Lejos de resolverse, el misterio se ha complicado.

Un globo que se infla. Cuando hablamos de que el Universo se expande, hacemos referencia a que las galaxias están cada vez más alejadas unas de otras. Pero no porque las propias galaxias se muevan, sino porque el espacio que hay entre ellas se ensancha. Podemos verlo como un globo en el que se pintan una serie de puntos. A medida que el globo se infla, los puntos se ven más alejados, a pesar de que no se han movido de su sitio. 

Tensión de Hubble. Tradicionalmente, la velocidad de expansión del Universo se calcula de dos formas. O midiendo las distancias entre las estrellas y galaxias del Universo cercano, o midiendo el fondo cósmico de microondas. Esta es la radiación electromagnética que quedó como remanente del Big Bang. Es decir, la luz más antigua que podemos encontrar en el Universo, pues se formó en la explosión con la que este se formó. Por lo tanto, los datos no se toman del Universo cercano, sino del más lejano y antiguo, el que se acerca al Big Bang.

La cifra obtenida con ambos tipos de cálculos debería ser la misma. Sin embargo, con el Universo cercano se obtiene una velocidad de 73 kilómetros por segundo por megaparsec, mientras que con el Universo más lejano se calcula una velocidad de 67 kilómetros por segundo por megaparsec. Esta incoherencia se conoce como tensión de Hubble e indica que, posiblemente, el Universo se expande cada vez más deprisa. Por eso el más cercano se expande más rápido.

Podría ser un error. Una de las hipótesis que buscan explicar la tensión de Hubble es que, en realidad, hay algún error al medir la velocidad de expansión en el Universo cercano. Existen muchos métodos para calcular la distancia entre estrellas y galaxias y podría ser que hubiese un error. Por eso, un equipo internacional de científicos ha decidido usar una superposición de técnicas para hacer un cálculo más preciso.

Distintos tipos de estrellas. Este método consiste en analizar simultáneamente una gran cantidad de datos obtenidos de telescopios terrestres y espaciales. Estos se centran principalmente en el brillo de estrellas cefeidas, gigantes rojas, supernovas y galaxias de brillo conocido. Los tres tipos de estrellas mencionadas se caracterizan por tener un brillo característico, que sirve para mapear el Universo y, por lo tanto, también para calcular distancias. Con esta superposición de técnicas se obtuvo la cifra de 73,5 ± 0,81 kilómetros por segundo por megaparsec. 

No hay error. Cuando se eliminaba uno de los métodos de la superposición, la alteración de la velocidad de expansión del Universo era mínima. La cifra era prácticamente la misma. Esto indica que el número se ha medido perfectamente. No hay un error. Entonces, si la tensión de Hubble no se debe a un error, ¿por qué se produce?

Continúa el misterio. Tras obtener estos resultados, la tensión de Hubble sigue siendo la antesala de un misterio. No obstante, sí que es cierto que existen algunas hipótesis. Por ejemplo, se cree que las distintas cifras en el Universo lejano y cercano pueden deberse a la intervención de la materia oscura. Hay mucho que no sabemos sobre ella, por lo que quizás podría explicar lo que está ocurriendo. Por otro lado, existe la hipótesis de que la Tierra está en un lugar con características espaciales. Sería una zona donde hay relativamente poca materia, comparable a una burbuja de aire en un pastel. 

Como explicó en 2023 uno de los científicos que apoyan esta hipótesis, Indranil Banik, “la densidad de la materia es mayor alrededor de la burbuja, de modo que las fuerzas gravitatorias emanan de esta materia circundante, atrayendo a las galaxias de la burbuja hacia los bordes de la cavidad”. «Por eso se están alejando de nosotros más rápido de lo que realmente cabría esperar». Ahora habrá que resolver esa parte del misterio. Al menos sabemos que no hay un error en los cálculos y que la tensión de Hubble es una realidad. 

Imagen | CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J. Pollard

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El misterio del globo que se infla mal: cuanto más calculamos el tamaño del Universo, menos sentido tiene todo

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por
Azucena Martín

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