Arriba: Índice



HubbleSite - NewsCenter (STScI-2009-08, May 7, 2009)

Constante de Hubble Refinada Restringe Posibles Explicaciones para la Energía Oscura:


Hasta hace menos de 100 años los científicos no sabían si el universo iba o venía, literalmente. Esto incluso confundió la mente de Albert Einstein. El asumió que el universo debía ser estático. Pero para evitar que el universo colapse bajo la gravedad como una casa de barajas, Einstein postuló una fuerza repulsiva actuando, llamándola constante cosmológica, que compensaba la atracción de la gravedad. Luego llegó Edwin Hubble en 1923 quien encontró que las galaxias se alejaban de nosotros con una rata proporcional, la llamada constante de Hubble, lo que significaba que el universo se expandía uniformemente, así no había necesidad de soportarlo con una fuerza misteriosa del espacio profundo. Midiendo cómo esta expansión se esperaba que disminuyese con el tiempo, hace 11 años, dos estudios, uno dirigido por Adam Riess del Space Telescope Science Institute y Johns Hopkins University y Brian Schmidt del Mount Stromlo Observatory, y el otro por Saul Perlmutter del Lawrence Berkeley National Laboratory, independientemente descubrieron la energía oscura, que parece comportarse como la constante cosmológica de Einstein.

Para caracterizar mejor la energía oscura, Riess utilizó la nítida visión del Telescopio Espacial Hubble (combinada con datos del 2003 del Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP de NASA) para refinar el valor de la rata de expansión del universo hasta una precisión de cinco por ciento. Es un gran paso desde 20 años antes cuando los estimados de los astrónomos sobre la constante de Hubble discordaban por un factor de dos. Este nuevo valor implica que la energía oscura realmente es un empuje constante sobre el universo como lo imaginó Einstein, en lugar de algo más efervescente (como el temprano universo inflacionario) que cambia marcadamente en el tiempo.




Lo que sea la energía oscura, la explicaciones para ella tienen menos espacio de maniobra luego de una observación del Telecopio Espacial Hubble que ha refinado la medida de la rata actual de expansión del universo a una precisión menor que cinco por ciento. El nuevo valor de la rata de expansión, conocido como la constante de Hubble, o H0 (por Edwin Hubble quien primero midió la expansión del universo hace casi un siglo), es 74,2 kilómetros por segundo por megaparsec (margen de error de ± 3,6). Los resultados concuerdan cercanamente con una medición anterior apuntada por el Hubble de 72 ± 8 km/seg/megaparsec, pero ahora son más de el doble en precisión.

La medición del Hubble, conducida por el SHOES (Supernova H0 for the Equation of State) Team y dirigido por Adam Riess, del Space Telescope Science Institute y Johns Hopkins University, usa una cantidad de refinamientos para agilizar y fortalecer la construcción de una "escalera de distancias" cósmica, de mil millones de años-luz de largo, que los astrónomos usan para determinar la rata de expansión del universo.

Las observaciones del Hubble de estrellas pulsantes llamadas variables Ceféidas en un marcador cósmico cercano, la galaxia NGC 4258, y en las galaxias huéspedes de supernovas recientes, enlazan directamente estos indicadores de distancia. El uso del Hubble para unir estos escalones en la escalera eliminó los errores sistemáticos que son casi inevitablemente introducidos comparando medidas de diferentes telescopios.

Riess explica la nueva técnica: "Es como medir un edificio con una cinta métrica muy larga en lugar de mover una vara de un metro sucesivamente. Más alto es el edificio, más grande el error".

Lucas Macri, profesor de física y astronomía en Texas A&M, y un contribuyente significativo a los resultados, dijo, "Las Ceféidas son el espinazo de la escalera de distancias porque sus períodos de pulsación, que son fácilmente observables, se correlacionan directamente con sus luminosidades. Otro refinamiento de nuestra escalera es el hecho de que hemos observado las Ceféidas en la parte del infrarrojo cercano del espectro electromagnético donde estas estrellas variables son mejores indicadores de distancia que en las longitudes de onda ópticas".

Este nuevo, más preciso valor de la constante de Hubble fue utilizado para probar y restringir las propiedades de la energía oscura, la forma de energía que produce una fuerza repulsiva en el espacio, que está causando que la rata de expansión del universo acelere.

Restringiendo la historia de la expansión del universo entre hoy y cuando el universo tenía sólo aproximadamente 380.000 años de edad, los astrónomos pudieron poner límites en la naturaleza de la energía oscura que está causando que la expansión acelere. (La medición para el lejano, temprano universo es derivada de las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, como fue resuelto por el Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP, de NASA en el 2003).

Su resultado es consistente con la más simple interpretación de la energía oscura: que es matemáticamente equivalente a la constante cosmológica postulada por Albert Einstein, introducida hace un siglo para empujar el tejido del espacio e impedir que el universo colapse bajo la atracción de la gravedad. (Einstein, sin embargo, desechó la constante una vez que la expansión del universo fue descubierta por Edwin Hubble).

"Si pone en una caja todas las formas en que la energía oscura puede diferir de la constante cosmológica, esa caja sería ahora tres veces menor", dice Reiss. "Eso es progreso, pero todavía tenemos un largo camino para andar precisando la naturaleza de la energía oscura".

Aún cuando la constante cosmológica fue concebida hace tiempo, la evidencia observacional de la energía oscura no apareció hasta hace 11 años, cuando dos estudios, uno dirigido por Riess y Brian Schmidt del Mount Stromlo Observatory, y el otro por Saul Perlmutter del Lawrence Berkeley National Laboratory, descubrieron independientemente la energía oscura, en parte con observaciones del Hubble. Desde entonces los astrónomos han estado haciendo observaciones para caracterizar mejor la energía oscura.

La técnica de Reiss para restringir las explicaciones alternativas para la energía oscura - así sea una constante cosmológica estática o un campo dinámico (como la energía repulsiva que empujó la inflación luego del big bang) - es refinar más aún las mediciones de la historia de la expansión del universo.

Antes del lanzamiento del Hubble en 1990, los estimados de la constante de Hubble variaban en un factor de dos. Al final de los 90 el Hubble Space Telescope Key Project on the Extragalactic Distance Scale refinó el valor de la constante de Hubble a un error de sólo cerca de diez por ciento. Esto fue logrado observando variables Ceféidas en longitudes de onda ópticas hasta mayores distancias que las obtenidas anteriormente y comparándolas con mediciones similares de telescopios basados en la Tierra.

El equipo del SHOES utilizó la Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) del Hubble y la Advanced Camera for Surveys (ACS) para observar 240 variables Ceféidas en siete galaxias. Una de estas galaxias fue NGC 4258, cuya distancia fue muy precisamente determinada a través de observaciones con radio-telescopios. Las otras seis galaxias recientemente hospedaron supernovas Tipo Ia que son confiables indicadores de distancia para medidas aún más lejanas en el universo. Las supernovas Tipo Ia todas explotan con casi igual cantidad de energía y por tanto tienen casi igual brillo intrínseco.

Observando Ceféidas con propiedades muy similares en longitudes de onda del infrarrojo cercano en todas las siete galaxias, y utilizando el mismo instrumento y telescopio, el equipo pudo calibrar más precisamente la luminosidad de las supernovas. Con las poderosas capacidades del Hubble, el equipo pudo evitar uno de los más endebles escalones a lo largo de la escalera de distancias anterior que involucraba incertidumbres en el comportamiento de las Ceféidas.

A Riess eventualmente le gustaría ver la constante de Hubble refinada a un valor con un error de no más de uno por ciento, para poner aún más ceñidas restricciones a las soluciones para la energía oscura.



Office of Public Outreach -- outreach@stsci.edu


El Space Telescope Science Institute es operado por la Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA),
para NASA, bajo contrato con el Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA).


Copyright © 1990-1999 The Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. All Rights Reserved.



Para más información e imágenes relativas a esta noticia,
enlace con Refined Hubble Constant Narrows Possible Explanations for Dark Energy (en el HubbleSite).



Actualizada: Mayo 8 '09

Optimizada para ser vista con MS Internet Explorer.

Regreso: STScI - Información de Fondo

Mensajes:
Comunicaciones