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# Física # Cosmología y astrofísica no galáctica

La Tensión de Hubble: Un Misterio Cósmico

Los científicos desentrañan la extraña historia de la tasa de expansión del universo.

Sergij Mazurenko, Indranil Banik, Pavel Kroupa

― 7 minilectura


Tensión de Hubble Tensión de Hubble Explicada expansión del universo. Una mirada a la desconcertante tasa de
Tabla de contenidos

En el vasto universo, los científicos a menudo se encuentran lidiando con preguntas desconcertantes, una de las cuales se conoce como la tensión de Hubble. Este intrigante problema gira en torno a la tasa a la que el universo se está expandiendo. A pesar de nuestros mejores esfuerzos, hay una discrepancia en las mediciones, y deja a los astrónomos rascándose la cabeza como si acabaran de enterarse de que su pizzería favorita se quedó sin ingredientes.

¿Qué es la Tensión de Hubble?

La tensión de Hubble se refiere a la diferencia en la tasa de expansión observada del universo, conocida como la Constante de Hubble. Las observaciones del universo temprano sugieren un valor, mientras que las mediciones tomadas de galaxias locales indican una tasa más alta. Esta discrepancia es similar a medir la altura de tu amigo como 1.78 m un día y luego descubrir que de repente creció a 1.83 m la próxima vez que los ves.

¿Por qué es Importante?

Esta discrepancia no es solo una pregunta divertida para los nerds en las fiestas. Tiene implicaciones significativas para nuestra comprensión del cosmos. Si no podemos averiguar por qué las mediciones difieren, podría significar que nuestros modelos actuales del universo necesitan una actualización seria. También podría insinuar nueva física que aún no hemos descubierto, lo cual sería como descubrir que la gravedad no es la única fuerza en juego cuando las cosas caen.

El Papel de los Supervacíos

Una de las teorías más importantes para explicar la tensión de Hubble involucra el concepto de supervacíos. Estas son vastas regiones del espacio que tienen menos galaxias de las esperadas, creando una especie de "agujero" cósmico. Piénsalo como un enorme donut cósmico, con el supervacío actuando como el agujero en el medio. Algunos científicos creen que nuestra posición dentro de un vacío así podría estar afectando cómo medimos la expansión del universo.

Fondo Cósmico de Microondas (CMB)

El fondo cósmico de microondas (CMB) es el resplandor residual del Big Bang, proporcionando una instantánea del universo temprano. Es crucial para entender la expansión del universo. Si consideramos las mediciones del CMB, sugieren una tasa de expansión más lenta, lo que lleva al valor más bajo de la constante de Hubble. En contraste, las mediciones locales, que involucran observar galaxias cercanas, indican una expansión más rápida. Así que, tenemos un ojo en el pasado y otro en el presente, y no están del todo en sintonía.

Observaciones desde Diferentes Ángulos

Cuando los astrónomos hacen observaciones, a menudo suponen que el universo es el mismo en todas direcciones. Sin embargo, la presencia de supervacíos puede alterar esta suposición. Las observaciones cerca de estos vacíos podrían dar lecturas engañosas. Imagina tratar de medir la longitud de una habitación mientras estás en una esquina donde las paredes están deformadas. Puede arruinar tus mediciones, así como nuestras observaciones locales podrían estar sesgadas por los supervacíos.

Velocidades Peculiares

Sumando a la confusión cósmica están las velocidades peculiares, que son las velocidades de las galaxias a medida que viajan a través del espacio, influenciadas por fuerzas gravitacionales locales. Estas velocidades pueden crear una lente borrosa a través de la cual vemos el universo. Si estás parado en un tren en movimiento y tratas de medir la velocidad de otro tren, puede ser complicado. Las velocidades peculiares pueden desviar las mediciones de la constante de Hubble, dificultando obtener una lectura clara sobre cuán rápido se está expandiendo el universo.

Flujos Cósmicos

Estudios recientes han examinado el Flujo Masivo de galaxias cercanas para entender mejor la tensión de Hubble. Los flujos masivos son como corrientes en un río, donde las galaxias se mueven en grupos en lugar de como puntos aislados. Esta corriente puede ayudar a los científicos a evaluar cómo el movimiento a escala cósmica se relaciona con nuestras mediciones de expansión. Sin embargo, como en todas las cosas buenas, hay baches en el flujo, y todavía existen discrepancias.

El Vacío KBC: Una Caja de Misterios Cósmicos

Un área específica de interés es el vacío KBC, un supervacío que abarca varios miles de millones de años luz. Los investigadores están considerando si esta región con poca densidad podría estar impactando nuestras medidas de la expansión del universo. El vacío KBC es tan enorme que hace que otros vacíos parezcan pequeños baches. La pregunta se convierte en: ¿estamos sentados dentro de este donut cósmico, y está afectando nuestras mediciones?

Comparación con Otros Modelos

Existen varios modelos para explicar la tensión de Hubble, que van desde modelos cosmológicos estándar hasta teorías alternativas que implican modificaciones a la gravedad. Cada modelo presenta su propio conjunto de soluciones, como un buffet de ideas que tienta a los científicos a probar un poco de todo. Sin embargo, no todos los platos son atractivos, y algunos modelos se han encontrado deficientes al compararlos con observaciones reales.

La Importancia de Mediciones Precisos

Obtener mediciones precisas de la constante de Hubble es crucial. Nos ayuda a entender la tasa de expansión y el futuro del universo. Si nuestros cálculos están errados, podríamos estar haciendo predicciones basadas en terreno inestable. Imagina intentar predecir el clima mientras te basas en el pronóstico de la semana pasada: simplemente no funcionará.

Una Perspectiva Global

Los científicos han adoptado un enfoque global para abordar la tensión de Hubble. Al observar datos recopilados tanto del universo temprano como de galaxias locales, buscan encontrar una explicación unificada. Es como tratar de resolver un rompecabezas juntando diferentes piezas de varias regiones del mundo.

Soluciones Potenciales

Algunas soluciones propuestas incluyen considerar vacíos locales o efectos gravitacionales que podrían explicar las diferencias en las mediciones. Otros sugieren revisar la física del universo temprano o incluso contemplar la existencia de nuevas partículas y fuerzas. Cada posibilidad trae una mezcla de emoción y confusión, dejando claro que el universo aún guarda muchos secretos.

El Papel de Nuevas Herramientas de Observación

Nuevas tecnologías y telescopios se están desarrollando continuamente para mejorar nuestras mediciones. El Telescopio Espacial James Webb, que se lanzará pronto, busca proporcionar información que podría ayudar a resolver la tensión. Piénsalo como actualizarte de una cámara normal a una de alta definición; cuanto más nítida sea la imagen, mejor será la comprensión.

El Camino por Delante

A medida que los científicos continúan investigando la tensión de Hubble, dependerán en gran medida de los avances en herramientas de observación y de una mayor colaboración entre equipos de investigación globales. La búsqueda de entender la expansión del universo es como una búsqueda del tesoro cósmico, donde cada pista conduce a nuevos conocimientos y descubrimientos.

Conclusión: Una Comedia Cósmica de Errores

En conclusión, la tensión de Hubble muestra las complejidades de la exploración cósmica. Como una buena comedia, el universo a menudo entrega giros y vueltas inesperadas. Los científicos están decididos a encontrar el chiste final, pero hasta entonces, seguirán buscando respuestas, conectando los puntos en nuestra comprensión en constante expansión del cosmos. Quién sabe, tal vez el universo solo esté haciendo una broma cósmica, y la respuesta está esperando justo más allá de las estrellas.

Fuente original

Título: The redshift dependence of the inferred $H_0$ in a local void solution to the Hubble tension

Resumen: Galaxy number counts suggest that we are located within the Gpc-scale KBC void. The Hubble tension might arise due to gravitationally driven outflow from this void, as explored in detail by Haslbauer et al. We explore how the impact of the void on redshift decays at large distances. We define $H_0(z)$ as the present expansion rate $H_0$ that would be inferred from observations in a narrow redshift range centred on $z$. We find $H_0(z)$ in three different ways, all of which give similar results. We then compare these results with the observations of Jia et al., who were careful to minimise the impact of correlations between $H_0$ measurements from data in different redshift bins. We find reasonable agreement with their results for the Gaussian and Exponential void underdensity profiles, although the agreement is less good in the Maxwell-Boltzmann case. The latter profile causes severe disagreement with the observed bulk flow curve at $z < 0.1$ (Mazurenko et al.), so the tension with higher redshift data further highlights that the deepest part of the KBC void is probably near its centre. The observations show a decline of $H_0(z)$ towards the background $Planck$ value in qualitative agreement with the considered models, even if we use a larger void. The good overall agreement with the recent results of Jia et al. suggests that the local supervoid evident from the galaxy luminosity density out to a Gpc might also solve the Hubble tension while retaining a low background $H_0$ consistent with $Planck$ data, assuming enhanced structure formation on $>100$ Mpc scales.

Autores: Sergij Mazurenko, Indranil Banik, Pavel Kroupa

Última actualización: 2024-12-16 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.12245

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.12245

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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