¿El fin de la tensión de Hubble? Nuevos datos del James Webb pondrían fin al debate sobre a qué velocidad se expande el universo

Aunque sabemos muchas cosas sobre nuestro universo, ese conocimiento está lejos de ser completo y aún quedan muchísimas cuestiones por resolver. En muchos casos, porque no disponemos (todavía) de las herramientas para darles respuesta.

En otros, porque los instrumentos de que disponemos no siempre nos dan las soluciones esperadas.

Uno de los temas que más debate ha generado entre los astrofísicos en las últimas décadas es a qué velocidad se expande exactamente el universo. Esa cifra se conoce como "constante de Hubble", pero en estos años dos de los principales métodos para medir esa velocidad han arrojado datos diferentes, lo que ha llevado a algunos a preguntarse si a nuestra concepción de cómo funciona el universo le faltaba alguna pieza clave.

Este podría ser uno de esos casos en los que lo que necesitábamos para aclararlo era precisamente la herramienta adecuada. Hablamos del ingenio que, casi semana a semana, desvela maravillas improbables, cuando no imposibles, de ese universo del que creíamos saber tanto: el telescopio espacial James Webb.

En un artículo remitido a la revista Astrophysical Journal para su publicación, la cosmóloga de la Universidad de Chicago Wendy Freedman y sus colegas analizan nuevos datos obtenidos por el potente telescopio espacial de la NASA.

Unas nuevas mediciones que parecen sugerir que puede que, después de todo, no exista ese conflicto (conocido como "tensión de Hubble") entre los distintos métodos de cálculo de la velocidad de expansión del universo.

La cifra del Webb, 70 kilómetros por segundo por megapársec, coincide con el otro método principal empleado para determinar la constante de Hubble.

"Basándonos en estos datos del Webb y empleando tres métodos independientes, no encontramos pruebas sólidas de esa tensión de Hubble", explica en un comunicado Freedman, reputada astrónoma y catedrática de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago. "Todo lo contrario", añade, "parece que se mantiene nuestro modelo cosmológico estándar para explicar la evolución del universo".

¿Qué es la constante Hubble?

Hace casi un siglo, concretamente desde 1929, que sabemos que el universo se expande. Edwin Hubble (sí, el telescopio se llama así en su honor) realizó mediciones de estrellas que indicaban que las galaxias más lejanas se alejaban de la Tierra más rápidamente que las cercanas.

Pero no ha sido nada fácil precisar la velocidad exacta a la que se expande el universo en la actualidad. Este número, conocido como la constante de Hubble, es esencial para comprender la historia del universo, porque es un elemento clave de nuestro modelo de cómo evoluciona el universo a lo largo del tiempo.

Dada la dificultad de llevar a cabo estas mediciones y su importancia, los científicos recurren a distintos métodos para garantizar unos resultados lo más precisos posible.

Uno de ellos consiste en estudiar la luz remanente de las secuelas del Big Bang, o fondo cósmico de microondas. La mejor estimación actual de la constante de Hubble con este método, muy preciso, es de 67,4 kilómetros por segundo por megapársec.

El segundo método más empleado, en el que Freedman está especializado, consiste en medir directamente la expansión de las galaxias de nuestros vecinos cósmicos, utilizando estrellas cuyo brillo se conoce.

"Al igual que las luces de los coches", explica Freedman, "a distancias cada vez mayores, las estrellas parecen cada vez más débiles. La medición de las distancias y de la velocidad a la que las galaxias se alejan de nosotros indica la velocidad de expansión del universo".

El problema es que este método arrojaba resultados bastante más altos para la constante de Hubble: casi 74 kilómetros por segundo por megapársec.

La tensión Hubble

Una diferencia lo suficientemente significativa para abrir el debate: ¿se estaba haciendo algo mal? ¿Qué había cambiado? ¿Qué pieza le faltaba al puzle?

De inicio se pensó en que, ya que un método se centra en los primeros días del universo y el otro en la época actual, puede que algo grande, muy grande, hubiera cambiado en el universo a lo largo del tiempo. A ese desajuste se le llamó la "tensión de Hubble".

El James Webb

Lanzado en 2021, el telescopio espacial James Webb es mucho más potente y avanzado (como es lógico) que su predecesor, el Hubble, por lo que ofrece a los científicos (y a los aficionados a la ciencia y la astronomía en general) una ventana a las profundidades del espacio.

Desde su puesta en servicio, ha tomado imágenes asombrosamente nítidas, revelado nuevos aspectos de mundos lejanos y recopilado datos sin precedentes.

Y entre esos datos están algunos que han servido a Freedman y sus colegas para adentrarse en el espinoso asunto de la velocidad de expansión del universo.

El estudio

El equipo utilizó el Webb para realizar mediciones de diez galaxias cercanas que les proporcionaron una base para medir esa velocidad.

Para comprobar sus resultados, utilizaron tres métodos independientes.

• El primero utiliza un tipo de estrella conocida como estrella variable cefeida, cuyo brillo varía de forma predecible a lo largo del tiempo.
• El segundo método, llamado punta de la rama de las gigantes rojas, se sirve del hecho de que las estrellas de baja masa alcanzan un límite superior fijo en su brillo.
• El tercer método, y el más reciente, emplea un tipo de estrellas denominadas estrellas de carbono, con colores y brillos constantes en el espectro de luz del infrarrojo cercano.

El nuevo análisis emplea de forma simultánea, dentro de las mismas galaxias, esos tres métodos.

En cada caso, los valores estaban dentro del margen de error del valor dado por el método del fondo cósmico de microondas de 67,4 kilómetros por segundo por megáparsec.

"Para nosotros, obtener una buena concordancia a partir de tres tipos de estrellas completamente diferentes es un claro indicador de que vamos por el buen camino", afirma Freedman.

Barry Madore, coautor del estudio (de la Institución Carnegie para la Ciencia y profesor visitante de la Universidad de Chicago), apostilla que "futuras observaciones con el Webb serán fundamentales para confirmar o refutar la tensión de Hubble y evaluar las implicaciones de todo ello para la cosmología".