SN H0pe: una esperanza contra la tensión de Hubble

T.E.L: 4 min.

Dos análisis ciegos en astronomía sobre un tópico actual.

Encumbered forever by desire and ambition

There's a hunger still unsatisfied

Our weary eyes still stray to the horizon

Though down this road we've been so many times

Pink Floyd - High Hopes

Se llama "Tensión de Hubble" a la diferencia en resultados del cálculo de la tasa de expansión del universo usando dos métodos: el CMB (Fondo Cósmico de Microondas) y la "Escalera de Distancias cósmicas". A la tasa de expansión se la llama Constante de Hubble o H0.

La diferencia de los resultados del cálculo de H0 es de ~10%: entre 67 y 73 km/s/Mpc.

¿Por qué eso es un problema?

Pues, si Ud. y yo vamos a medir la longitud de una recta, aunque usemos métodos distintos deberíamos obtener iguales resultados, ya que la recta mide una sola longitud. Sin embargo, podría haber diferencias si los métodos tienen diferente precisión. Pero si ambos métodos son suficientemente precisos, la diferencia debería ser mínima. Si, en cambio, la diferencia es apreciable (esto se calcula con la desviación estándar), entonces hay un problema: o los métodos no son suficientemente buenos, o falta saber algo, o algo se sabe mal.

NOVEDADES SOBRE LA TENSIÓN DE HUBBLE

Por un lado, en la última reunión de la APS (American Physical Society) de abril, se realizó una presentación por parte de Wendy L Freedman. Un programa de mediciones que usa el telescopio James Webb (JWST) calcula la distancia a las galaxias con tres métodos que permiten calibrar el método de supernovas Tipo Ia: cefeidas, TRGB (Cima de la Rama de Gigantes Rojas) y JAGB (Región J de la Rama Asintótica Gigante). Para esto hicieron un análisis ciego y sus resultados son un valor intermedio: 69 km/s/Mpc.

Esto no es nuevo, ya que Wendy Freedman y otros vienen trabajando desde hace años en lo que se llama Carnegie-Chicago Hubble Program (CCHP) sobre los que se hicieron ya muchos trabajos publicados. Hay un video sobre ese programa indicado debajo en los enlaces.

La idea general es esta: para calcular H0 es necesario conocer el corrimiento al rojo de las galaxias y su distancia. Para calcular la distancia se pueden usar diferentes métodos: las variables cefeidas, TRGB, JAGB, Supernovas Ia. Cuando las galaxias son muy lejanas, solo se pueden usar SNIa. Pero si no son tan lejanas, como las Nubes de Magallanes, se pueden usar los cuatro métodos y así estimar mejor la distancia y calibrar el método de SNIa. Al calibrar ese método, como un juego de dominó, tiene consecuencia en los cálculos de distancia de galaxias muy lejanas en los que sólo se usa SNIa. Quizás en post futuros hablemos específicamente de las estrellas TRGB Y JAGB para explicar por qué se las puede usar como métodos de calibración.

Otra novedad es el desarrollo de una técnica llamada TDCOSMO, apócope de Time⁠-⁠Delay Cosmography (cosmografía de retardo de tiempo). En una publicación de Tommaso Treu (2016) se hace una introducción a esta técnica, sugerida por primera vez por J. Refsdal en 1964. Sin embargo, para esa fecha no había muchos elementos para usar la técnica y quedó como una curiosidad teórica. Este método usa lentes gravitacionales fuertes. Durante las siguientes décadas, el método estuvo rodeado de polémicas sobre su precisión. Pero hubo mejoras que permiten usar esta técnica para obtener datos más precisos.

Si un cuásar o una supernova distante se ven afectados por una fuerte lente gravitacional, el frente de onda que se propaga se divide cuando pasa junto a la masa en primer plano, formando varias imágenes, como se muestra en las figuras siguientes.

Los frentes de onda emitidos a lo largo de cada camino de luz de la lente se retrasan en el tiempo entre sí debido a las diferencias geométricas entre los caminos de luz y al pozo de potencial gravitacional de la lente.

Por tanto, el retraso temporal depende de la geometría del espacio-tiempo, es decir, de la constante de Hubble, y de la distribución de masa del objeto lente y de todos los objetos a lo largo de la línea de visión.

Recientemente se publicó un trabajo de Massimo Pascale y otros (2024) en el que intentaron calcular H0 con una SNIa detectada con JWST. Entre las imágenes se halla el cúmulo de galaxias con el poético nombre PLCK G165.7+67.0, en el cual hay SNIa en tres imágenes. A esa supernova se la denominó "SN H0pe", porque los astrónomos son muy nerds. "Hope" en inglés significa "esperanza".

El resultado (también usaron un análisis ciego) dio 75,4 km/s/Mpc. Pero volverán a analizar el asunto cuando la supernova se haya desvanecido y están obteniendo más imágenes de supernovas para achicar las barras de error. Así, el método aparece como una nueva "esperanza" en solucionar la tensión de Hubble.

Sobre los análisis ciegos

Se llama así a los análisis de datos en los que los investigadores que hacen el trabajo analítico desconocen los datos y se enfocan en los métodos de análisis. Finalmente, conocerán los resultados y los datos, previniendo posibles sesgos, ya que no hay peor ciego que el que no quiere ver.

CONCLUSIÓN

¿Estos nuevos métodos solucionarán la famosa tensión? Pues...existe el riesgo de forzar los datos y los métodos para obtener un resultado tranquilizador. La ciencia es para tratar de saber cómo son las cosas y no cómo queremos que sean. El objetivo no es ser felices con una fantasía. Y conocer la realidad es un arduo trabajo. Como dijo Galileo: "El fin de la ciencia no es abrir la puerta al saber eterno, sino poner límite al error eterno".☉

Fuentes y enlaces relacionados

A New H0pe for the Hubble Constant?

https://astrobites.org/2024/04/16/sn_h0pe/

TDCOSMO

https://obswww.unige.ch/~lemon/tdcosmo-master/index.html

Has JWST SOLVED the crisis in cosmology?!

https://www.youtube.com/watch?v=yKmPJmaeP8A

J-region Asymptotic Giant Branch (JAGB)

Asymptotic giant branch

https://en.wikipedia.org/wiki/Asymptotic_giant_branch

TRGB Tip of the red-giant branch

https://en.wikipedia.org/wiki/Tip_of_the_red-giant_branch