- El James Webb Space Telescope de NASA/ESA/CSA volvió a confirmar las mediciones de la tasa de expansión del universo hechas por el Hubble Space Telescope, reduciendo las dudas que aún quedaban sobre los valores obtenidos por Hubble
- La Hubble constant, que representa la tasa de expansión del universo, es un parámetro clave para entender la evolución y el destino final del cosmos, y sigue existiendo la Hubble Tension entre los valores observados y las predicciones basadas en el resplandor remanente del Big Bang
- La imagen de NGC 5468, situada a unos 130 millones de años luz de la Tierra, fue compuesta combinando datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb
- Hubble identificó Cepheid variable stars en NGC 5468, y esta galaxia es la más lejana en la que Hubble ha confirmado variables Cefeidas
- Las mediciones de distancia basadas en Cefeidas se validaron de forma cruzada con una Type Ia supernova en la misma galaxia, y las supernovas de tipo Ia amplían ese alcance hacia distancias cósmicas más profundas y mediciones de la tasa de expansión
La tasa de expansión del universo y la Hubble Tension
- La Hubble constant indica la velocidad a la que se expande el universo y es uno de los parámetros fundamentales para comprender su evolución y su destino final
- Sigue existiendo una diferencia persistente entre el valor de la Hubble constant medido con varios indicadores de distancia independientes y el valor predicho a partir del resplandor remanente del Big Bang
- Esta diferencia se conoce como Hubble Tension
La medición de Hubble reconfirmada por Webb
- El James Webb Space Telescope de NASA/ESA/CSA confirmó que las mediciones de la tasa de expansión del universo hechas por el Hubble Space Telescope eran correctas
- Este resultado elimina las dudas que aún persistían sobre los valores medidos por Hubble
Imagen observacional de NGC 5468
- El objeto observado es la galaxia NGC 5468, ubicada a unos 130 millones de años luz de la Tierra
- La imagen fue creada combinando datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb
- NGC 5468 es la galaxia más lejana en la que Hubble ha identificado Cepheid variable stars
La escalera de distancias: Cefeidas y supernovas de tipo Ia
- Las Cepheid variable stars se usan como marcadores de distancia importantes para medir la tasa de expansión del universo
- La distancia calculada con Cefeidas fue validada de forma cruzada con una Type Ia supernova dentro de NGC 5468
- Las supernovas de tipo Ia son extremadamente brillantes y se utilizan para medir distancias cósmicas más allá del alcance al que llegan las Cefeidas
- De esta forma, es posible extender la medición de la tasa de expansión del universo hacia regiones más profundas del cosmos
La estructura galáctica mostrada en la imagen
- En el centro aparece una galaxia espiral vista de frente
- Cuatro brazos espirales se curvan hacia afuera en sentido antihorario
- En los brazos espirales hay estrellas jóvenes y azules, y regiones de formación estelar de tono púrpura dispersas como pequeñas manchas
- El centro de la galaxia es más brillante y amarillento, y destaca una estructura de barra estrecha y lineal inclinada desde la posición de las 11 en punto hasta la de las 5 en punto
- En el fondo negro del espacio se observan varias galaxias rojas de fondo dispersas
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
La escalera de distancias cósmicas mencionada en el artículo es uno de mis temas favoritos de la ciencia
Cómo sabemos la distancia a objetos celestes muy lejanos no es nada simple, y su historia es fascinante
El punto de partida fue la distancia entre la Tierra y el Sol, y nadie la conocía bien hasta que en 1672 Richer y Cassini lograron acercarse con un margen de 10%. Después, se volvió más precisa con la observación del tránsito de Venus desde lados opuestos de la Tierra durante el viaje de James Cook a Tahití en 1769
Luego, con geometría básica, se puede observar el paralaje: cuando la Tierra orbita alrededor del Sol, las estrellas cercanas parecen moverse un poco, pero este método solo funciona hasta unos 10 mil años luz
Más adelante, se descubrieron métodos astrofísicos increíblemente convenientes, como las variables Cefeidas (Henrietta Swan Leavitt, 1908) y las supernovas tipo Ia (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1935), que permitieron subir varios peldaños más en la escalera; a distancias todavía mayores, la relación entre corrimiento al rojo y distancia se vuelve clave, y así se extiende hasta el borde del universo
https://www.uwa.edu.au/science/-/media/Faculties/Science/Doc...
El valor real es de unas 400 veces, pero sigue siendo asombroso si pensamos que no tenía lentes ni el valor de pi, y que durante los 1800 años posteriores a su muerte el geocentrismo fue la teoría dominante
https://en.wikipedia.org/wiki/Aristarchus_of_Samos#Distance_...
También está bueno el video de Terence Tao sobre la escalera de distancias cósmicas: https://www.youtube.com/watch?v=7ne0GArfeMs
Por eso el shuttle también usa la ortografía británica, y el módulo de mando del Apollo 15 tiene el mismo origen. El SpaceX Crew Dragon que llegó a la ISS la semana pasada también usa el nombre Endeavour, siguiendo al shuttle
El shuttle Endeavour está en el California Science Center, y ahora que recientemente lo volvieron a “stack” junto con el tanque externo de combustible y los boosters, parece que pasarán varios años antes de poder verlo de cerca otra vez. Era mucho mejor cuando podías caminar justo por debajo
Hubble tenía su visión arruinada al momento del lanzamiento por un error de fabricación del espejo, y el Endeavour lo arregló en 1993 durante la misión STS-61
Por ejemplo, me gustaría leer sobre cuál era la astronomía de punta alrededor de 1350, así que agradecería mucho cualquier recomendación
Supongo que los científicos involucrados conocen y tienen en cuenta el error de cada paso, pero me gustaría ver un análisis que lo descomponga así. Al principio pensé que la incertidumbre sería grande por las variables Cefeidas, aunque no sé qué tan bien se controla eso en la práctica
https://www.youtube.com/watch?v=FGwmAEMabm4&t=1
Para resumir brevemente el contexto de este tema, hay al menos dos formas de determinar la constante de Hubble, es decir, la tasa de expansión del universo
Una es inferir la tasa de expansión actual a partir de las variaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), originadas en ciertas condiciones del universo primitivo; la otra es calcularla observando la distancia a galaxias muy lejanas y la velocidad a la que se alejan de nosotros
En teoría, ambas deberían dar el mismo valor. Al principio los resultados de ambos métodos diferían, pero como las barras de error eran grandes se superponían, y se esperaba que al mejorar la precisión convergieran en un valor común
Sin embargo, las mediciones del CMB se han afinado hasta 67 ± 0.5, y el método de distancia/velocidad de galaxias ha llegado a 73 ± 1, sin superposición entre ambos. Esta discrepancia es la tensión de Hubble y uno de los problemas más molestos de la cosmología
Las posibles explicaciones son errores en la medición de las fluctuaciones del CMB, errores al medir la distancia o la velocidad de galaxias lejanas, o algo faltante en nuestra comprensión de la física. Este resultado añadió datos de James Webb, que observa en otras longitudes de onda, y coincide bien con las mediciones de Hubble
Pero esto no resuelve la tensión de Hubble. Más bien, casi elimina la sospecha de que el resultado del lado de las galaxias lejanas se deba a errores de medición de Hubble. Si también consideramos bastante confiables las mediciones del CMB, ahora es más probable interpretarlo no como un problema de medición, sino como física mal entendida o física nueva aún por descubrir
Si se normalizan los datos de Hubble con el factor de Lorentz, vuelve a aparecer una tasa de expansión constante: https://www.desmos.com/calculator/llhnja1ocb
Hubble fue muy cuidadoso al aplicar el efecto Doppler a las galaxias, y se oponía a interpretar el corrimiento al rojo como velocidad de recesión. El año antes de que ambos murieran en 1953, también convenció a Robert Millikan de que probablemente era incorrecta la interpretación del corrimiento al rojo como expansión cósmica
Al final del libro Observational Approach to Cosmology[+], Hubble escribió: “Si abandonamos el factor de recesión, y si el corrimiento al rojo no es principalmente un desplazamiento de velocidad, el panorama es simple y plausible. No hay evidencia de expansión ni restricción sobre la escala temporal, no hay rastro de curvatura espacial ni límite a las dimensiones del espacio…”
[+] https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept04/Hubble/paper.pdf
Fuente: https://plasmauniverse.info/people/contributors.html
Se dice que en términos numéricos encaja más o menos, y su principal defensor parece querer usarla para justificar un modelo de universo cíclico. Si lo entendí bien, también parecería compatible con el Big Bang estándar, pero con una escala temporal de expansión galáctica más larga
En cualquier caso, la física también tendría que explicar qué pasó con esa radiación de cuerpo negro
Ese punto debió quedar claro desde el principio en el título o el resumen. El texto original dice algo como “Webb & Hubble confirm Universe’s expansion rate” y “Se confirmó que el ojo agudo de Hubble seguía acertando, despejando las dudas que quedaban sobre las mediciones de Hubble”, lo que hace parecer que ya se resolvió
Un título más preciso habría sido algo como “Webb confirmó la medición de Hubble de la tasa de expansión del universo”, aunque probablemente habría sido menos llamativo
Durante un tiempo existió la esperanza de que la explicación más simple para resolver la tensión de Hubble fuera que las mediciones del telescopio Hubble estaban mal
Pero no fue así, y más bien el misterio se profundizó. No lo sé con certeza, pero la estimación de Hubble parece haber sido ampliamente aceptada desde hace bastante tiempo, y desde que empecé a estudiar este tema a nivel divulgativo siempre he visto que la edad del universo se escribe como 13.8 mil millones de años
https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law#Determining_the...
Pie de figura: “Valores de la constante de Hubble ((km/s)/Mpc), incluidas las incertidumbres de medición de observaciones recientes[54]”
Los resultados iniciales de WMAP en 2003 respaldaban 13.7 mil millones de años, y los resultados posteriores lo elevaron un poco hacia 13.8 mil millones. Por supuesto, todos los resultados tienen barras de error
Ya lo pregunté antes, pero siento que no recibí una buena respuesta, así que quisiera volver a preguntarlo.
¿Cómo sabemos que las galaxias se están alejando de nosotros con aceleración? Muchas veces se toma la observación de que las galaxias más lejanas parecen alejarse más rápido como si eso implicara aceleración.
Pero ¿no podría darse la misma observación incluso sin aceleración? Si los objetos en el universo se movieran en direcciones y velocidades aleatorias tomando a la Tierra como referencia, después de suficiente tiempo hasta los objetos que al principio venían hacia nosotros podrían parecer alejarse. Y que los objetos que se mueven más rápido sean los que están más lejos es algo natural por la propia definición de velocidad.
En resumen, incluso si las galaxias no aceleraran, igualmente podríamos ver que cuanto más lejos están, más rápido retroceden.
El método con el que medimos la velocidad de las galaxias parece ser, en la práctica, solo el corrimiento al rojo. Triangular distancias tan grandes es imposible y la escala temporal también es una barrera, así que no hay forma de verificar ese cálculo del corrimiento al rojo con otro método.
Si el corrimiento al rojo se debiera a otro efecto, por ejemplo a que la luz se “degrada” al atravesar el vacío durante millones de años, entonces todos esos cálculos quedarían invalidados.
Lo he preguntado varias veces, pero las respuestas suelen ser algo como “no conocemos otra razón por la que la luz se corra al rojo” o “el marco teórico actual es coherente”. Y eso aun cuando no haya otra medición para comprobar esa coherencia.
La teoría de expansión relacionada con el Big Bang predecía que las galaxias muy lejanas tendrían composiciones distintas porque son más jóvenes, pero esa predicción parece estar fallando. Aun así, a medida que mejore el instrumental de observación quizá en el futuro se obtenga una respuesta más precisa.
Antes de eso también se alejaban, pero la velocidad no aumentaba sino que disminuía; es decir, era una expansión desacelerada.
La observación de que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido parece alejarse nos dice que el universo se expande, pero por sí sola no nos dice si esa expansión es acelerada, desacelerada o ninguna de las dos.
Cómo cambia con el tiempo la tasa de expansión se estudia comparando la relación entre tres observables de cada galaxia: corrimiento al rojo, brillo y tamaño angular. Los cosmólogos modelan la historia de expansión del universo a partir de esa relación y concluyen que los últimos miles de millones de años han sido de expansión acelerada, mientras que antes hubo desaceleración.
En un escenario con objetos moviéndose en direcciones y velocidades aleatorias, la distancia promedio entre objetos en el universo en conjunto debería dar un resultado más bien estático. Como desde distancias infinitas llegarían infinitos objetos, siempre debería haber objetos cerca.
Quizá estás imaginando una situación en la que se ponen objetos dentro de una caja, se les asignan vectores aleatorios y luego se elimina la caja. Entonces todos saldrían de los límites originales y se alejarían unos de otros, pero el universo no funciona así.
La base principal para afirmar que el espacio se expande es que la velocidad de los objetos que se alejan se mide mediante el corrimiento al rojo. Objetos a la misma distancia de la Tierra, pero situados en lados opuestos del espacio, se alejan a velocidades medidas casi iguales.
En la práctica, no existe otra teoría aparte de la expansión del espacio que explique las observaciones actuales. No significa que entendamos todo, pero en esta medición concreta casi no hay lugar para la duda. El espacio se expande, y como resultado aparece el efecto de que todos los objetos se alejan de manera proporcional a la distancia.
No hay razón para creer que, a gran escala, las galaxias se estén moviendo en direcciones y velocidades aleatorias lo suficiente como para explicar el corrimiento al rojo que llamamos expansión del universo.
Si la explicación que propones fuera correcta, también deberían verse galaxias muy lejanas moviéndose hacia nosotros muy lentamente, y galaxias cercanas muy rápidas que originalmente podrían haber partido desde muy lejos. Los objetos tendrían que entrar desde fuera de nuestro universo local, y eso no ocurre.
Dentro del supercúmulo, la gravedad vence la expansión del espacio-tiempo y nos mantiene unidos, al menos por ahora.
En un video de hace un año, Dr. Becky trata el problema de que los dos principales métodos para medir la tasa de expansión, es decir, el fondo cósmico de microondas y las mediciones de supernovas, dan resultados distintos.
Cuanto más aumenta la precisión de cada método, más se separan los resultados finales.
[0] 'theJWST just made the "Crisis in Cosmology" WORSE'
https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc&t=858s
Personalmente, creo que la teoría de la luz cansada explica mejor los hechos, pero como requeriría un cambio de paradigma, habrá mucha resistencia hasta que llegue una revolución.
Aunque el título se haya tomado tal cual del artículo, sería mejor cambiarlo por: “Los nuevos datos muestran que los telescopios Webb y Hubble coinciden sobre la tasa de expansión del universo, pero no coinciden con las mediciones basadas en el fondo cósmico de microondas”.
Un buen título sería algo como: “Es muy probable que la tensión de Hubble no se deba a un error de medición”.
No parece que la nueva medición aclare algo ni elimine la confusión; solo confirma las mediciones de Hubble que ya existían. La tensión de Hubble sigue siendo un problema difícil de resolver.
Otra discrepancia interesante que los científicos al principio consideraron un error de medición es el Axis of Evil.
El primer telescopio espacial lanzado en la década de 1990, el Cosmic Background Explorer (COBE), elaboró un mapa del CMB, y ese mapa incluía un patrón en el que el CMB estaba alineado con enorme precisión con el plano del sistema solar, algo difícil de atribuir al azar. Eso contradice el principio copernicano, según el cual la Tierra y el sistema solar no son especiales y ninguna posición del universo lo es.
Los científicos pensaron que debía de ser una anomalía causada por el telescopio COBE y que desaparecería con el siguiente telescopio espacial.
La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), lanzada en 2001, observó el CMB con mayor precisión y resolución, pero la anomalía seguía allí. Aun así, se pensó que debía haber algún error en la medición o en el cálculo, y se pusieron esperanzas en un tercer telescopio espacial para medir el CMB.
El Planck Surveyor, lanzado en 2009, realizó mediciones aún más precisas, pero la anomalía persiste hasta hoy. Por eso esta anomalía recibió el nombre de “Axis of Evil” y va en contra de nuestra comprensión del universo.
Recomiendan el video de 16 minutos de Dr. Becky que presenta los puntos en disputa alrededor de la tensión de Hubble y las mediciones recientes de JWST
Explica muy bien el problema para el público general: https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc
Aunque es un video antiguo, sigue vigente y presenta bien los hallazgos de JWST y los puntos de conflicto que todavía quedan
Tengo una certeza del 1000% de que dentro de 20, 50, 100 o 500 años, la humanidad verá la ciencia de los siglos XX y XXI como nosotros vemos ahora los siglos XVI y XVII
Algunas cosas habrán sido mayormente correctas, pero la mayoría se verán como imprecisas, incompletas o más cercanas a imaginaciones surgidas de modelos anteriores
Siempre ha sido así y probablemente esta vez no será diferente. En cada época la gente pensó que ya entendía casi por completo el universo. Recuerdo haber leído que incluso a inicios del siglo XX se consideraba que la ciencia estaba básicamente terminada; pensando en la relatividad y la física cuántica, todos ya sabemos cómo salió eso
En lo personal, me cuesta aceptar la idea de que el universo apenas tenga menos de 15 mil millones de “años”. Eso no significa que no haya habido un gran evento cósmico, o sea, un BANG, pero no creo que eso haya sido “el inicio de todo”. Se siente muy parecido a la idea de “Dios creó el universo”
Los científicos hablan de “quarks” o de “energía oscura”, pero eso se parece más a marcadores de posición para decir “sabemos más o menos lo que hace, pero no sabemos qué es en realidad”
Dentro de 100 o 500 años, la mecánica cuántica y la relatividad general también podrían revelarse como aproximaciones o sombras de una teoría más profunda. Pero eso no cambia el hecho de que sus predicciones son increíblemente precisas
Nuestra comprensión de la realidad no solo avanza hacia adelante, sino que se acerca asintóticamente a la verdad real. Las teorías nuevas pueden darle la vuelta al marco conceptual, pero al final tienen que funcionar como una forma de añadir más decimales. Si no, serían peores que las teorías existentes
Se podría hablar de “alrededor de 20 mil millones de años” con números mejores, pero parece bastante claro que el “número real” difícilmente podría superar los 100 mil millones o incluso los 50 mil millones
Si te interesa la escalera de distancias cósmicas, la serie de YouTube de David Butler “How far away is it?” es excelente
Trata en detalle cómo se estiman las distancias siguiendo la escalera de distancias cósmicas, además de su historia y ejemplos, así que la recomiendo mucho
https://www.youtube.com/playlist?list=PLpH1IDQEoE8QWWTnWG5cK...