Desde hace bastantes años, los investigadores han proclamado haber desenredado las complejidades que rodean lo que se conoce como tensión de Hubble, es decir, la cuestión relativa a la tasa de expansión del universo. Sin embargo, la determinación de la constante de Hubble-Lemaitre, que cuantifica la velocidad a la que las galaxias se alejan unas de otras como resultado de esta expansión cósmica, sigue siendo un asunto un tanto delicado y desconcertante. No sabemos exactamente cuál es esa tasa, porque diferentes formas de medirla arrojan resultados diferentes.
Un nuevo estudio propone una solución a uno de los grandes misterios de la cosmología
El universo se está expandiendo
El espacio está repleto de galaxias, salpicadas en la oscuridad del cosmos. Pero la distribución de las galaxias no es más o menos uniforme en todo el espacio-tiempo. En lugar de girar libremente, las galaxias tienden a concentrarse en cúmulos, grupos y filamentos de la red cósmica, atraídas por la gravedad mutua.
El modelo estándar de cosmología describe cómo vivimos en un universo dominado por la energía y la materia oscuras. La energía oscura es una fuerza misteriosa que aparentemente es la provoca una aceleración de la expansión del universo, mientras que la materia oscura aporta una gran cantidad de gravedad y se cree que rodea las galaxias evitando que se desmoronen.
La ley de Hubble-Lemaitre establece que la velocidad de recesión de una galaxia desde nuestro punto de vista es el resultado de la distancia de la galaxia a nosotros multiplicada por la tasa de expansión universal. Sin embargo, uno de los mayores desafíos que debe superar el modelo estándar de cosmología es precisamente la «tensión de Hubble» que dice que la velocidad con la que una galaxia se aleja de nosotros es producto de su distancia multiplicada por la tasa de expansión del universo, que viene dada por un parámetro llamado constante de Hubble. El astrónomo Edwin Hubble descubrió que cuanto más distante está una galaxia, más rápido parece alejarse de nosotros.
“El universo parece expandirse más rápidamente en nuestra vecindad, es decir, hasta una distancia de unos tres mil millones de años luz, que en su totalidad. Y ese no debería ser realmente el caso», expone Pavel Kroupa del Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear.
La paradoja de la constante de Hubble
¿Cómo compaginar esta paradoja?
Ahora, un equipo de investigadores de las universidades de Bonn y St. Andrews proponen una nueva solución a este misterio cosmológico utilizando una teoría alternativa de la gravedad, gracias a la que se puede explicar fácilmente la discrepancia en los valores medidos. En resumen: la tensión de Hubble desaparece.
La nueva teoría, publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), dicta que las fuerzas que llevan a las galaxias a alejarse unas de otras podrían verse influenciadas por el hecho de que la Tierra se encuentra en una región del espacio donde hay relativamente poca materia, una especie de supervacío o burbuja.
Más allá de Einstein
Esto significaría que la densidad de la materia alrededor de la burbuja es muy elevada, lo que genera fuerzas gravitacionales que emanan de la materia adyacente. Estas fuerzas atraen a las galaxias dentro de la burbuja hacia la periferia de la cavidad, resolviendo el dilema.
«Por eso se están alejando de nosotros más rápido de lo que cabría esperar«, explicó Indranil Banik de la Universidad de St. Andrews y coautor del trabajo. Esto apunta a una subdensidad local, una región del espacio que tiene una menor densidad de materia en comparación con la densidad promedio del universo, siendo responsable de las desviaciones.
Cosmos
¿Vivimos en un supervacío local?
Así, nuestra galaxia, la Vía Láctea, podría estar ubicada en el borde de uno de estos vacíos en uno de los rincones del universo. Anteriormente se había determinado que el tamaño de este vacío era de unos 60 megapársecs (unos 200 millones de años luz). Pero podría ser mucho mayor: hasta 600 megaparsecs de diámetro.
Por lo tanto, las desviaciones podrían explicarse simplemente por una “subdensidad” local. De esta forma, los investigadores descubrieron que el problema se puede resolver teniendo en cuenta el agujero local.
Se llama Dinámica Newtoniana Modificada (MOND) y se propuso hace cuatro décadas (por el físico Mordehai Milgrom) como una explicación alternativa a la teoría de la materia oscura ideada para resolver discrepancias en nuestras mediciones de la gravedad en el universo.
Resolviendo un enigma cosmológico
«El modelo estándar se basa en una teoría sobre la naturaleza de la gravedad propuesta por Albert Einstein. Sin embargo, las fuerzas gravitacionales pueden comportarse de manera diferente a lo que Einstein esperaba», dicen los expertos.
Así las cosas, si la gravedad se comporta según MOND, la tensión de Hubble desaparece y queda solo la constante para la expansión del universo, resolviendo por completo el problema cosmológico.
Referencias:
“A simultaneous solution to the Hubble tension and observed bulk flow within 250 h−1 Mpc” by Sergij Mazurenko, Indranil Banik, Pavel Kroupa and Moritz Haslbauer, 02 November 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad3357
