Mediciones de ondas gravitacionales de 50 estrellas de neutrones binarias en la próxima década resolverán definitivamente un intenso debate sobre la rapidez con la que el Universo se está expandiendo.
Es la conclusión de un equipo internacional que incluye a cosmólogos del University College London (UCL) y del Instituto Flatiron.
El cosmos se ha estado expandiendo durante 13.800 millones de años. Su tasa actual de expansión, conocida como ‘la constante de Hubble’, es la que da el tiempo transcurrido desde el Big Bang.
Sin embargo, los dos mejores métodos utilizados para medir la constante de Hubble tienen resultados contradictorios, lo que sugiere que la comprensión de la estructura y la historia del universo, el ‘modelo cosmológico estándar’, puede ser incorrecta.
El estudio, publicado este jueves en ‘Physical Review Letters’, muestra cómo los nuevos datos independientes de las ondas gravitacionales emitidas por estrellas de neutrones binarias, llamadas ‘sirenas estándar’ romperán el punto muerto entre las mediciones en conflicto de una vez por todas.
«Calculamos que al observar 50 estrellas de neutrones binarias en la próxima década, tendremos suficientes datos de ondas gravitacionales para determinar independientemente la mejor medición de la constante de Hubble», asegura el autor principal del trabajo, el doctor Stephen Feeney, del Centro de Astrofísica Computacional en el Instituto Flatiron, en Nueva York. El científico afirma que se debería poder detectar suficientes fusiones para responder a esta pregunta en un plazo de entre 5 y 10 años.
DOS METODOS CONTRADICTORIOS
La constante de Hubble, el producto del trabajo de Edwin Hubble y Georges Lemaître en la década de 1920, es uno de los números más importantes de la cosmología. La constante «es esencial para estimar la curvatura del espacio y la edad del universo, así como para explorar su destino», recuerda el coautor del estudio, profesor de Física y Astronomía de UCL, Hiranya Peiris.
«Podemos medir la constante de Hubble mediante el uso de dos métodos: uno que observa las estrellas cefeidas y las supernovas en el universo local; y el segundo, que usa las mediciones de la radiación de fondo cósmica del universo primitivo, pero estos métodos no dan los mismos valores, lo que significa que nuestro modelo cosmológico estándar podría ser defectuoso».
Por todo ello, Feeney, Peiris y sus colegas desarrollaron una técnica de aplicación universal que calcula cómo los datos de ondas gravitacionales resolverán este problema.
Las ondas gravitacionales se emiten cuando las estrellas de neutrones binarias se giran entre sí antes de colisionar en un destello de luz brillante que puede ser detectado por los telescopios. Los investigadores de UCL participaron en la detección de la primera luz de un evento de onda gravitacional en agosto de 2017.
Los eventos de estrellas de neutrones binarios son raros, pero son invaluables para proporcionar otra ruta para rastrear cómo se está expandiendo el universo. Las ondas gravitacionales que emiten causan ondas en el espacio-tiempo que pueden ser detectadas por el Interferómetro Láser, el Observatorio de Ondas Gravitacionales (LIGO) y los experimentos de Virgo, que proporcionan una medición precisa de la distancia del sistema a la Tierra.
Al detectar adicionalmente la luz de la explosión que lo acompaña, los astrónomos pueden determinar la velocidad del sistema y, por lo tanto, calcular la constante de Hubble utilizando la ley de Hubble.
Para este estudio, los investigadores modelaron cuántas observaciones serían necesarias para resolver el problema de la medición de la constante de Hubble con precisión. «Esto, a su vez, llevará a la imagen más precisa de cómo se está expandiendo el universo y nos ayudará a mejorar el modelo cosmológico estándar», concluye el profesor Peiris.
