Calculan la edad del universo usando el telescopio de Atacama

En lo alto del desierto de Atacama de Chile, a kilómetros de distancia de la contaminación lumínica, el aislado Telescopio de Cosmología de Atacama se encuentra en una posición privilegiada para buscar respuestas en el cielo. ¿La pregunta más reciente que se ha hecho? La edad del universo, un dilema cósmico que puede responderse de diferentes formas, dependiendo de cómo se mida la expansión acelerada del universo.

Un estudio publicado recientemente en la Revista de Cosmología y Física de Astropartículas ha medido la tasa de esa expansión, llamada constante de Hubble, utilizando el telescopio de la Fundación Nacional de Ciencias en Chile.

El equipo de investigadores encontró que la constante de Hubble era de 42 millas por segundo (o 67.592 metros por segundo) por megapársec, lo que significa que por cada megapársec, o 3,26 millones de años luz, la velocidad de expansión del universo aumenta en 42 millas por segundo(o 67.592 m/s). El número que encontró el equipo internacional de astrónomos y físicos, después de 730 días de observación que abarcaron desde 2013 hasta 2016, fue casi el mismo que informó anteriormente el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea en 2013.

“Ahora hemos encontrado una respuesta en la que Planck y [el Telescopio de Cosmología de] Atacama están de acuerdo”, dijo Simone Aiola, investigadora del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron y coautora del estudio, en un comunicado de prensa. “Esto habla del hecho de que estas difíciles mediciones son fiables”.

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Hay una razón bastante importante por la que valió la pena volver a calcular la constante: hay algunas formas de medir la tasa de expansión del universo, a partir de las cuales se puede deducir la edad del universo. Se puede medir la velocidad en función de cosas estelares cercanas a nosotros, como estrellas Cefeidas pulsantes, indica Gizmodo.

También se puede medir la expansión observando la luz polarizada del fondo cósmico de microondas del universo, la radiación detectable más distante del Big Bang, que es lo que hizo el equipo de Atacama en este estudio. Esta luz difusa tiene variaciones en su polarización, lo que permite a los científicos medir cuán lejos ha viajado la luz y cuánto tiempo le tomó ese viaje. Por eso es que es importante comprender la velocidad de expansión del universo: cambia la distancia que recorrió la luz y, por lo tanto, la edad de todo.

El problema es que esas dos formas de calcular la constante de Hubble han arrojado tasas bastante diferentes: un estudio de 2019 arrojó casi 46 millas por segundo (74.030 m/s) por megapársec, mientras que otro del mismo año encontró un número que divide la diferencia entre los otros dos. Aunque las diferencias pueden parecer pequeñas, las estimaciones variables significan un rango de cientos de millones de años para determinar la edad de nuestro universo. (Cuanto mayor es la constante, más joven es el universo).

Los hallazgos del equipo de Atacama sitúan la edad del universo en alrededor de 13.770 millones de años. Nuestro sistema solar, en comparación, tiene unos 4.570 millones de años, y el Homo sapiens surgió hace unos 300.000 años.

Los números diferentes hasta ahora no significan que alguna de las partes esté necesariamente equivocada (aunque el equipo detrás del nuevo estudio, que trabaja con imágenes de mejor resolución del fondo de microondas cósmico que sus predecesores en Planck, afirmó que las matemáticas del equipo anterior eran correctas). En general, todo esto significa que nos falta algo en lo que respecta a cómo funciona la expansión del universo.

La disparidad entre las medidas locales y distantes de la constante de Hubble podría significar que “hay un problema con uno de los tipos de medidas que no estamos interpretando correctamente y, por lo tanto, hay algún tipo de problema sistemático con una medida u otra”, dijo Michael Niemack, astrofísico de la Universidad de Cornell, Estados Unidos, y coautor del reciente estudio. “La posibilidad más emocionante es que falta algo en nuestro modelo cosmológico”.

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Lo mejor puede estar por venir para el telescopio Atacama, que tuvo su primera luz en 2007 y tiene la ventaja de estar en tierra, lo que lo hace más fácil de manejar que un telescopio espacial.

“Todavía tenemos que extraer toda la información de los datos que recopilamos con el Telescopio de Cosmología de Atacama”, dijo Steve Choi, astrofísico de la Universidad de Cornell y autor principal del estudio, en un correo electrónico. “Tengo la esperanza de que aprendamos física aún más emocionante sobre nuestro universo con los próximos experimentos en Atacama, como CCAT-prime y el Observatorio Simons”, refiriéndose a dos próximos observatorios de gran altitud en el desierto. El telescopio en CCAT-prime pasó a llamarse Telescopio Submilimétrico Fred Young en septiembre de 2020, y observará una gran cantidad de características cosmológicas, mientras que el Observatorio Simons enfocará sus capacidades de observación en el fondo cósmico de microondas.

Quizás una de las partes que evalúa la edad del universo está pasando por alto algo en sus matemáticas: con las muchas incógnitas conocidas de la ciencia espacial, y las cosas que son completamente desconocidas, es posible. Pero según Niemack, también podría haber algo más en cuestión que explique los diferentes números.

“Esto podría ser un indicio de que estamos a punto de descubrir algo nuevo y emocionante que no habíamos conocido antes sobre cómo funciona nuestro universo”, dijo.