Mala astronomía | Las medidas de expansión del universo muestran grandes discrepancias

Hay un problema con el universo.

O tal vez haya un problema con la forma en que lo vemos. En cualquier caso, algo anda mal.

En resumen, el universo se está expandiendo. Hay varias formas diferentes de medir esta expansión. La buena noticia es que todos estos métodos lo entienden áspero el mismo número para él. La mala noticia es que no lo entienden estoy de acuerdo el mismo numero. A un grupo de métodos se le asigna un número y a otro grupo se le asigna un número diferente.

Esta discrepancia existe desde hace un tiempo y no mejora. De hecho, las cosas están empeorando (como les gusta decir a los astrónomos, hay una tensión creciente entre los métodos). La gran diferencia entre los dos grupos es que un método mira cosas relativamente cercanas en el universo y el otro muy distante. O estamos haciendo algo mal o el universo está haciendo algo muy lejos de lo que hay por aquí.

Un nuevo artículo que acaba de publicarse utiliza una forma inteligente de medir la extensión mirando las galaxias cercanas, y lo que encuentra es exactamente igual que los otros métodos para objetos cercanos. Lo que puede ayudar o no.

OK, retrocede un poco … Sabemos desde hace aproximadamente un siglo que el universo se está expandiendo. Vemos galaxias que se están alejando de nosotros, y cuanto más lejos está una galaxia, más rápido parece moverse. Por lo que sabemos, existe una estrecha relación entre la distancia de una galaxia y la velocidad a la que parece alejarse. Entonces, digamos, una galaxia de 1 megaparsec* * (abreviado Mpc) lejos puede estar alejándose de nosotros a 70 kilómetros por segundo, y uno que está dos veces más lejos (2 Mpc) se mueve dos veces más rápido (140 km / s).

Esta relación parece mantenerse para largas distancias, por lo que la llamamos constante de Hubble o H. (pronunciado “H nada”), en honor a Edwin Hubble, quien fue uno de los primeros en proponer esta idea. Se mide en extrañas unidades de kilómetros por segundo por megaparsec (o velocidad por distancia: algo se mueve más rápido cuando está más lejos).

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Los métodos que observan objetos más cercanos, como estrellas en galaxias cercanas, estrellas en explosión y similares, se le dan a H. ser de aproximadamente 73 km / s / Mpc. Pero Métodos que usan cosas más lejanas como el fondo cósmico de microondas. y Vibraciones acústicas bariónicas Obtenga un número menor, más como 68 km / s / Mpc.

Están cerca, pero no son lo mismo. Y dado que los dos métodos parecen ser todos coherentes internamente, esto es un problema. ¿Qué esta pasando?

El nuevo papel utiliza un método genial llamado Fluctuaciones de brillo de la superficie. Es un nombre elegante, pero es una idea que en realidad es intuitiva.

Imagínese parado en el borde de un bosque frente a un árbol. Debido a que estás tan cerca, solo ves un árbol en tu campo de visión. Haga una pequeña copia de seguridad y podrá ver más árboles. Sigue asegurándote y podrás ver aún más.

Lo mismo ocurre con las galaxias. Observe uno cercano con un telescopio. En un píxel determinado de la cámara, es posible que vea diez estrellas, todas borrosas en ese píxel. Basándonos únicamente en las estadísticas, otro píxel puede ver 15 (es un 50% más brillante que el primer píxel), otros 5 (la mitad de brillante que el primer píxel).

Ahora mire una galaxia que es la misma en todos los aspectos pero dos veces más distante. Es posible que vea 20 estrellas en un píxel, 27 y 13 en otros (una diferencia de ~ 35%). A 10 veces la distancia, verá 120, 105 y 90 (aproximadamente un 10% de diferencia); tenga en cuenta que soy yo camino Para simplificar esto aquí y simplemente inventar números como ejemplo. El punto es que cuanto más lejos esté una galaxia, más uniforme será la distribución del brillo (la diferencia entre píxeles se vuelve más pequeña que la cantidad total en cada píxel). Además, es más fluido en la forma en que puede medir y asignar un número.

En realidad, es más complicado. Cuando una galaxia está ocupada haciendo estrellas en una sección, está arrojando los números, por lo que es mejor mirarlos. galaxias elípticasque no han creado nuevas estrellas en miles de millones de años. La galaxia necesita estar lo suficientemente cerca para obtener buenas estadísticas, lo que las limita a aquellas que están quizás a 300 millones de años luz de distancia y más cerca. También debe considerar el polvo y las galaxias de fondo en sus imágenes, y Cúmulos de estrellasy cómo las galaxias tienen más estrellas hacia sus centros y … y … y …

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Pero todo esto es conocido y bastante fácil de corregir.

Cuando hicieron todo eso, obtuvo el número de H.0 era (redoble de tambores …) 73,3 km / s / mpc (con una incertidumbre de aproximadamente ± 2 km / s / Mpc) exactamente en línea con otros métodos en la vecindad y muy diferente del otro grupo que usa métodos distantes.

De alguna manera esto es lo esperado, pero le da nueva credibilidad a la idea de que nos falta algo importante aquí.

Todos los métodos tienen sus problemas, pero sus incertidumbres son relativamente menores. O realmente subestimamos estas incertidumbres (siempre es posible, pero actualmente algo improbable) o El universo se está comportando de una manera que no esperábamos.

Si tuviera que apostar, me quedaría con este último.

¿Por qué? Porque lo ha hecho antes. El universo es difícil. Sabemos desde la década de 1990 que la expansión ya no es constante. Los astrónomos vieron que las estrellas explosivas muy distantes siempre estaban más lejos que una simple medición, lo que les llevó a creer que el universo ahora se está expandiendo más rápido de lo que solía estar. que a su vez condujo al descubrimiento de la energía oscura – la misteriosa entidad que acelera la expansión universal.

Cuando miramos objetos muy distantes, los vemos como lo hacíamos en el pasado cuando el universo era más joven. Si la tasa de expansión del universo fuera diferente entonces (digamos hace 12-13,8 mil millones de años) de lo que es ahora (hace menos de mil millones de años) podemos obtener dos valores diferentes para H. O tal vez diferentes partes del universo se están expandiendo a diferentes ritmos..

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Cuando la tasa de expansión Posee cambiado que tiene efectos profundos. Significa que el universo no es lo que pensamos que es (Usamos la tasa de expansión para volver sobre la edad.), lo que significa que tiene un tamaño diferente, lo que significa que el tiempo que tardan en suceder las cosas es diferente. Esto significa que los procesos físicos que tuvieron lugar en el universo temprano tuvieron lugar en diferentes momentos, y puede haber otros procesos involucrados que afecten la tasa de expansión.

Así que sí, es un desastre. O no entendemos cómo le está yendo lo suficientemente bien al universo o no lo medimos adecuadamente. De cualquier manera, es un gran dolor. Y simplemente no sabemos qué es.

Este nuevo artículo hace que parezca aún más que la discrepancia es real y que el propio universo es el culpable. Pero no es concluyente. Tenemos que seguir trabajando en ello, reduciendo aún más las incertidumbres, probando nuevos métodos y, con suerte, en algún momento tenemos suficientes datos para señalar algo y decir: “¡AHA!

Va a ser un día interesante. Nuestra comprensión del cosmos dará un gran salto en este caso, y luego los cosmólogos tendrán que encontrar algo más sobre lo que discutir. Cuáles serán. Es un gran lugar, este universo, y hay mucho por hacer.


* * Un parsec es una unidad de longitud de 3,26 años luz (o 1/12 de una caldera). Sé que es una entidad extraña, pero tiene un gran significado histórico y está relacionada con muchas de las formas en que medimos distancias. A los astrónomos que observan galaxias les gusta usar la unidad de distancia de megaparsecs, donde 1 Mpc equivale a 3,26 millones de años luz. Eso es un poco más largo que la distancia entre nosotros y la Galaxia de Andrómeda.

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