Teoría de investigadora puma sobre la expansión del universo

Para resolver uno de los mayores dilemas en la cosmología: ¿qué tan rápido se expande el universo?, la respuesta podría estar en una teoría propuesta por Celia Escamilla Rivera, investigadora del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), según el Nobel de Física 2011, Adam Riess y sus colegas.

De los diversos problemas que los expertos tratan de resolver en la cosmología actual, hay un debate importante sobre la edad del universo y la tasa de expansión del mismo, lo que se relaciona con la llamada tensión de Hubble-Lemaître, señaló la experta.

¿Qué es esto? A partir de su origen, conocido como el Big Bang, el cosmos se expande, y no sólo eso, se está acelerando. El problema es determinar la velocidad de esa aceleración, que es diferente según la referencia utilizada para medirla. Es posible hacerlo usando la radiación de fondo de microondas (la luz más antigua del universo) o el entorno local. Y los valores son diferentes, precisó.

Dos grupos

Para saber qué tan rápido es, actualmente los cosmólogos se han dividido en dos grupos: uno revisa la radiación de fondo de microondas (la luz más antigua que podemos observar en el cosmos). El otro analiza las galaxias a nuestro alrededor, o el universo más cercano, apuntó.

Se ha calculado que el cosmos tiene 13 mil 800 millones de años de vida, pero cuando lo examinan ambos equipos detectan diferentes valores, pues uno dice que tendría que ser más viejo y el otro que sería más joven; la diferencia se debe al ritmo de aceleración.

“Al analizar las galaxias a nuestro alrededor lo que obtenemos es que el cosmos se expande más rápido, los expertos han calculado que es aproximadamente de 73 km/s/mpc (mpc es un megapársec, 3.26 millones de añosluz)”, puntualizó Escamilla Rivera. Pero si se observa la luz más antigua del universo, la cifra está en torno a los 67 km/s/mpc.

La colaboradora del proyecto Snowmass 2021 aclaró que a esta diferencia se le denomina discrepancia (o tensión) de la constante de Hubble y se trata de una cifra que varía según la técnica empleada.

“Esto nos deja desconcertados, pues nos preguntamos: ¿qué es lo que está pasando? Puede ser que se requiere una nueva física, diferente a lo que estamos acostumbrados con la relatividad general. La alta precisión y consistencia de los datos en ambos extremos presentan grandes desafíos para el posible espacio de soluciones cosmológicas y exige una hipótesis con suficiente rigor para explicar múltiples observaciones.”

La también miembro de la Royal Astronomical Society mencionó que el Nobel Adam Riess, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins, y al frente del proyecto SH0ES, iniciado hace más de una década, calcula la tasa de expansión del universo midiendo distancias a otras galaxias, lo cual se hace con los planetas de nuestro sistema solar y las estrellas cercanas trazando su movimiento a través del cielo a lo largo del tiempo, lo que se conoce como el método de la escalera cósmica.

“En contraste con SH0ES, el cálculo de la constante de Hubble efectuada por la colaboración Planck se basa en medir las características del fondo cósmico de microondas y predice su evolución usando el modelo estándar de cosmología, llamado Lambda- CDM”, sostuvo la integrante del ICN.

Para solucionar este problema, físicos de todo el mundo han hecho varias propuestas. Hace unas semanas el Nobel Riess y sus colegas revisaron detalladamente cuáles de ellas podrían resolverlo; una fue la de la investigadora de la UNAM.

Escamilla Rivera enfatizó que en vez de considerar que las observaciones pudieran ser erróneas, el llamado modelo Lambda-CDM ofrece un ajuste notable a la mayor parte de los datos cosmológicos disponibles. Al aumentar la sensibilidad experimental se pueden esperar desviaciones del escenario estándar y los nuevos datos permitirán comprender mejor la teoría.

“Una de las ventanas para entender esta cuestión son las llamadas teorías teleparalelas de la gravedad, las cuales Einstein había discutido con la finalidad de unificar el electromagnetismo con la gravedad. Este tipo de teorías admite una representación del espacio-tiempo más amplia que la misma relatividad general, lo que permite definir propiedades del campo gravitacional, como la energía y el momento que suelen considerarse problemáticas.”

Ejemplificó lo anterior con la forma en que se desplaza el puntero del ratón en la pantalla de una computadora. Al moverlo, su posición final depende no sólo del sitio original donde se encontraba, sino de la forma en que lo manipulamos. Este proceso es análogo a la torsión que se puede observar en el espacio.

Esa idea fue reestructurada por Escamilla Rivera y Levi Said, su colega de la Universidad de Malta, para estudiar la energía oscura tardía, y decidieron hacer pruebas cosmológicas para investigar la posibilidad de aliviar el problema de la tensión. Los resultados han demostrado claramente cómo las cosmologías alternativas podrían tener un papel crucial para aliviar o resolver este punto.

“El esfuerzo en el campo para encontrar un nuevo escenario de concordancia cosmológica que pudiera acomodar las tensiones actuales entre conjuntos de datos complementarios que sondean escalas y tiempos muy diferentes, sugiere fuertemente que ahora nos enfrentamos a una fase crítica.”

La universitaria —cuyo trabajo fue publicado por la revista Classical and Quantum Gravity en 2020— concluyó que con la nueva propuesta ahora es necesario avanzar en la revisión de datos observacionales y tratar de confirmar si es correcta o no.