La luz superviviente más antigua revela la verdadera edad del universo

La luz antigua del Big Bang ha revelado una nueva estimación precisa de la edad del universo: 13,77 mil millones de años, más o menos 40 millones de años.

La nueva estimación, basada en datos de una serie de telescopios en el desierto de Atacama chileno, también influye en uno de los desacuerdos más importantes en astrofísica: ¿Qué tan rápido se expande el universo? Descrito en dos artículos científicos, el nuevo resultado da un impulso significativo a un lado del desacuerdo, aunque los físicos no pudieron probar que el otro lado de la disputa estaba equivocado..

Aquí está el problema: los físicos necesitan comprender la tasa de expansión del universo para entender la cosmología, la ciencia de todo el pasado, presente y futuro de nuestro universo. Saben que una sustancia misteriosa llamada energía oscura está haciendo que el universo se expanda (a un ritmo cada vez mayor) en todas las direcciones ... Pero cuando los astrónomos apuntan sus telescopios al espacio para medir la constante de Hubble (H0), el número que describe la rapidez el universo se está expandiendo a diferentes distancias de nosotros o de otro punto; obtienen números que no concuerdan entre sí, según el método que utilicen.

Un método, basado en mediciones de la rapidez con que las galaxias cercanas se alejan de la Vía Láctea, produce una H0. Otro método, basado en el estudio de la luz más antigua del espacio, o fondo cósmico de microondas (CMB), produce otra H0. Este desacuerdo ha dejado a los científicos preguntándose si hay algún punto ciego importante en sus mediciones o teorías, como se informó anteriormente. Estos nuevos resultados parecen mostrar que no hubo errores de medición en el lado del CMB.

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"Encontramos una tasa de expansión que coincide con la estimación del equipo satelital de Planck", que es otro estudio del CMB, dijo en un comunicado el astrofísico de la Universidad de Cornell Steve Choi, autor principal de uno de los dos nuevos artículos. "Esto nos da más confianza en las mediciones de la luz más antigua del universo".

Los datos del satélite Planck, publicados en 2018, fueron las mediciones más importantes del CMB hasta ahora. Con un nivel de precisión sin precedentes, mostraron cómo las medidas de CMB de H0 no concuerdan con las medidas basadas en el movimiento de galaxias cercanas..

Estos nuevos resultados recalcularon la medición del CMB desde cero utilizando un conjunto completamente diferente de datos y cálculos del telescopio, y obtuvieron resultados muy similares. Eso no prueba que la medición CMB de H0 sea correcta; aún podría haber algún problema con las teorías físicas utilizadas para hacer el cálculo, pero sugiere que no hay errores de medición en ese lado del desacuerdo..

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Basándose en datos del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) en el desierto de Atacama de Chile, los investigadores rastrearon diferencias débiles entre diferentes partes del CMB, que parece tener diferentes niveles de energía en diferentes partes del cielo. El CMB, que se formó cuando el universo se enfrió después del Big Bang, es detectable en todas las direcciones del espacio como un brillo de microondas. Se encuentra a más de 13 mil millones de años luz de distancia, una reliquia de una época antes de que se formaran estrellas y galaxias.. 

Combinando teorías sobre cómo se formó el CMB con mediciones precisas de sus fluctuaciones, los físicos pueden determinar qué tan rápido se expandía el universo en ese momento. Luego, esos datos se pueden usar para calcular H0.

El ACT escaneó metódicamente la mitad del cielo entre 2013 y 2016, mirando particularmente la luz de microondas. Luego, los investigadores pasaron años limpiando y analizando los datos con la ayuda de supercomputadoras, eliminando otras fuentes de microondas que no forman parte del CMB, para unir un mapa completo del CMB. Todo el tiempo, se "cegaron" a las implicaciones de su trabajo, escribieron en sus artículos, lo que significa que no observaron cómo sus elecciones afectaron las estimaciones de H0 hasta el final. Solo cuando se completó el mapa CMB completo, los investigadores lo usaron para calcular H0.

El nuevo mapa CMB también ofreció una nueva medida para la distancia entre la Tierra y el CMB. Esa distancia, combinada con una nueva medida de qué tan rápido se ha expandido el universo con el tiempo, permitió un cálculo preciso de la edad del universo..

"No tenía una preferencia particular por ningún valor específico, iba a ser interesante de una forma u otra", dijo Choi..

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 Todavía es posible, como se informó anteriormente, que algún error en esas teorías esté arruinando el cálculo. Pero no está claro cuál sería el error..

El otro enfoque para calcular H0 se basa en estrellas pulsantes conocidas como cefeidas, que residen en galaxias distantes y pulsan regularmente. Ese pulso cronometrado permite a los investigadores realizar cálculos precisos de su movimiento y distancias desde la Tierra..

Con esas medidas directas de velocidad, es bastante sencillo obtener una medida de H0. No hay implicadas teorías cosmológicas complicadas. Pero es posible, han propuesto algunos científicos, que nuestra región del universo esté extrañamente vacía y no sea representativa de todo el universo. Incluso es posible que haya problemas de medición con las cefeidas y que estas varas de medir cósmicas no funcionen de la manera que esperan los físicos..

Por ahora, el verdadero H0 sigue siendo un misterio. Pero los investigadores de CMB tienen más munición para su lado del desacuerdo.

Ambos artículos nuevos que describen el nuevo análisis se publicaron el 14 de julio en la base de datos preprint arXiv y se enviaron para una revisión formal por pares..