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# Física # Cosmología y astrofísica no galáctica

Entendiendo la Tensión de Hubble y sus Implicaciones

Los científicos buscan claridad sobre la constante de Hubble en medio de la tensión continua en las mediciones.

E. A. Zaborowski, P. Taylor, K. Honscheid, A. Cuceu, A. de Mattia, D. Huterer, A. Krolewski, P. Martini, A. J. Ross, C. To, A. Torres, S. Ahlen, D. Bianchi, D. Brooks, E. Buckley-Geer, E. Burtin, T. Claybaugh, S. Cole, A. de la Macorra, Arjun Dey, Biprateep Dey, P. Doel, S. Ferraro, A. Font-Ribera, J. E. Forero-Romero, E. Gaztañaga, H. Gil-Marín, G. Gutierrez, J. Guy, C. Hahn, C. Howlett, S. Juneau, R. Kehoe, D. Kirkby, T. Kisner, A. Kremin, M. Landriau, L. Le Guillou, M. E. Levi, C. Magneville, A. Meisner, R. Miquel, J. Moustakas, N. Palanque-Delabrouille, W. J. Percival, F. Prada, I. Pérez-Ràfols, G. Rossi, E. Sanchez, D. Schlegel, M. Schubnell, H. Seo, D. Sprayberry, G. Tarlé, B. A. Weaver, R. H. Wechsler

― 12 minilectura


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El universo es un lugar gigante, y averiguar qué tan rápido se está expandiendo es un poco como tratar de medir la velocidad de un tren a toda velocidad mientras viajas en él. Ahí es donde entra la Constante de Hubble. Es como el límite de velocidad cósmico para la expansión de nuestro universo. Sin embargo, hay un poco de confusión entre los científicos sobre qué tan rápido se está expandiendo realmente el universo, una situación conocida como la Tensión de Hubble.

¿Qué es la Tensión de Hubble?

La tensión de Hubble es un término elegante para el desacuerdo entre dos formas de medir la constante de Hubble. Algunos científicos la miden usando supernovas (esas estrellas que explotan y iluminan el cielo nocturno), mientras que otros utilizan datos del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), que es el brillo residual del Big Bang. Imagina a dos amigos tratando de adivinar qué tan rápido va un coche, pero mirándolo desde diferentes ángulos. Uno piensa que va a 60 mph, mientras que el otro cree que va a 80 mph. La diferencia es desconcertante, y los científicos están tratando de averiguar por qué.

El Papel del Horizonte Sonoro

Ahora, hablemos de algo llamado el horizonte sonoro. No, no es el último álbum de una estrella pop, sino una medida de distancia en cosmología. Representa la máxima distancia que el sonido podría haber viajado en el plasma caliente del universo temprano antes de que se enfriara y se volviera transparente. Este horizonte sonoro puede usarse como una especie de regla cósmica, ayudando a los investigadores a determinar distancias en el espacio.

Sin embargo, ha crecido el interés reciente en medir la constante de Hubble sin depender de esta regla cósmica. ¿Por qué? Porque algunos científicos creen que si cambian la forma en que miran el universo, pueden obtener una imagen más clara de lo que está sucediendo.

DESI y sus Datos

Entra el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI). Esta herramienta es como una supercámara para el cosmos, capturando la luz de un número vasto de galaxias y cuásares (objetos súper brillantes en el espacio). Al analizar la luz de estos objetos distantes, los investigadores pueden armar una historia sobre cómo se está expandiendo el universo.

En un estudio reciente usando datos de DESI, los investigadores observaron varios tipos de galaxias, incluidas galaxias rojas luminosas, galaxias de líneas de emisión y cuásares. Hicieron esto en seis diferentes bins de redshift, que es como dividir el universo en secciones según la distancia de los objetos.

Al centrarse en el espectro de potencia de las galaxias, que describe cómo se distribuye la luz de estas galaxias, los investigadores intentaron extraer información sobre la constante de Hubble sin usar el horizonte sonoro como guía.

Una Nueva Técnica de Medición

Para obtener esta medida sin el horizonte sonoro, los investigadores utilizaron un método que implicaba reescalar el espectro de potencia. Piensa en ello como ajustar una receta: si un ingrediente está causando problemas, puedes modificar los otros para seguir creando algo delicioso sin ese ingrediente problemático. Al centrarse en la escala de igualdad de materia y radiación en lugar del horizonte sonoro, obtuvieron una nueva medida de la constante de Hubble.

¡Pero espera, hay más! No se detuvieron ahí. Combinan sus nuevos datos con otros métodos, incluidas observaciones del fondo cósmico de microondas y supernovas tipo Ia no calibradas (que son un poco como nuestras varas de medir cósmicas).

El Trabajo en Equipo Hace el Sueño Realidad

Al juntar todas estas diferentes piezas de información, los investigadores crearon una medida más precisa de la constante de Hubble. Encontraron que su medida estaba dentro de una tensión de 2.2 a 3.0 con las mediciones de la colaboración SH0ES, que se ha estado enfocando en medidas de distancia locales. Así que, aunque no resolvieron completamente el misterio, definitivamente arrojaró algo de luz sobre él.

Para endulzar el trato, sus resultados también fueron consistentes con otras mediciones que dependían del horizonte sonoro, lo que sugiere que no hay ninguna nueva física sorprendente en juego.

El Futuro de las Mediciones

¿Qué sigue? Los investigadores están emocionados por los próximos lanzamientos de datos de DESI, que podrían proporcionar aún más perspectivas claras sobre la constante de Hubble. Imagina que te entregan una lupa superpotente que te ayuda a ver incluso más detalles en una imagen ya fascinante.

A medida que lleguen nuevos datos, los científicos esperan refinar sus mediciones e investigar más la tensión de Hubble. No solo están buscando la velocidad de la expansión del universo, sino también tratando de entender la física subyacente que la impulsa.

Resumiendo

En resumen, el universo está lleno de preguntas, y la constante de Hubble es uno de los mayores misterios. Al usar herramientas avanzadas como DESI y combinar diversas fuentes de datos, los investigadores están tratando de desenredar la confusión y obtener una vista más clara de qué tan rápido se está expandiendo el universo.

Al igual que descubrir la receta perfecta, se necesita un poco de prueba y error, ajustes y un toque de creatividad. Pero con cada nueva medición, estamos más cerca de entender nuestro vasto universo, incluso si todavía hay algunos baches cósmicos en el camino.

La Constante de Hubble: Un Velocímetro Cósmico

Así que, vayamos más despacio y pensemos en esto un momento. La constante de Hubble es esencialmente nuestro velocímetro cósmico, diciéndonos qué tan rápido se está estirando el universo. Pero aquí está lo interesante: diferentes métodos nos dan diferentes lecturas.

¿Quieres Saber Cómo La Miden?

Bien, vamos a profundizar un poco más en los métodos que usan los científicos. Cuando se trata de medir la constante de Hubble, hay dos jugadores principales que vienen a la fiesta: la escalera de distancia local y el fondo cósmico de microondas.

  1. Escalera de Distancia Local: Esto implica medir galaxias cercanas y sus distancias usando varios métodos como paralaje y brillo de supernovas. Piénsalo como medir qué tan lejos está tu amigo usando una cuerda y contando cuántos pasos tomas para llegar.

  2. Fondo Cósmico de Microondas (CMB): Aquí, los científicos observan el resplandor del Big Bang y cómo llena el universo. El CMB actúa como una foto cósmica que muestra cómo se veía el universo cuando era muy joven y puede usarse para inferir distancias a través de vastas extensiones del espacio.

Estos dos métodos dan resultados diferentes, lo que lleva a la tensión de Hubble. Si el universo fuera un coche, estaríamos obteniendo dos velocidades diferentes basadas en dos velocímetros distintos, y simplemente no concuerdan.

¿De Qué Se Trata Todo Esto?

Ahora, ¿por qué importa esta tensión de Hubble? Pues bien, plantea preguntas sobre nuestra comprensión de la expansión del universo y los modelos que hemos estado usando. ¿Hay nuevas formas de energía o materia en juego que aún no hemos descubierto? ¿O las mediciones solo están un poco desviadas debido a factores desconocidos?

Desglosando las Mediciones

Cuando los investigadores dicen que midieron la constante de Hubble sin el horizonte sonoro, es como decir: “Oye, puedo decir qué tan rápido va ese coche mirando sus faros en lugar de usar un radar tradicional.” Ahora veamos cómo lo hicieron:

  1. Analizando los Espectros de Potencia de Galaxias: Se centraron en cómo se distribuye la luz de las galaxias, buscando patrones y características que proporcionen pistas sobre distancias y tasas de expansión.

  2. Técnicas de Reescalado: Ajustaron los datos durante su análisis para eliminar la dependencia del horizonte sonoro, lo que les permitió usar otras escalas críticas en su lugar.

  3. Combinando Datos: Al reunir información de diferentes observaciones, pudieron estrechar sus límites en la constante de Hubble, llevando a una imagen más precisa.

El Camino Cósmico por Delante

A medida que la tecnología mejora y se recopilan más datos, podemos esperar mediciones aún mejores y una comprensión más profunda de la constante de Hubble. El futuro del estudio del universo se ve brillante con los avances en encuestas de galaxias, instrumentos espectroscópicos y técnicas de observación.

Conclusión

En el gran esquema de las cosas, medir la constante de Hubble es como tratar de andar en bicicleta cuesta abajo manteniendo el equilibrio. Requiere habilidad, atención al detalle y a veces un poco de suerte. Pero con cada nuevo esfuerzo, nos acercamos a comprender los misterios de nuestro universo y a descubrir la verdad detrás del cosmos en expansión.

¿Por qué Deberías Importar?

Quizás te estés preguntando: “¿Cuál es el gran problema?” La respuesta es simple: entender el universo nos ayuda a comprender nuestro lugar en él. Abre preguntas sobre los orígenes de todo lo que vemos, incluido nosotros.

Así que la próxima vez que mires las estrellas y te preguntes, recuerda que hay mentes brillantes ahí afuera, trabajando duro para medir los misterios del universo, una medida a la vez. Y quién sabe, un día podrías tener la oportunidad de preguntarles las preguntas que han estado ardiendo en tu mente todo este tiempo.

La Importancia de la Colaboración

Todo este esfuerzo no sería posible sin colaboración. Los investigadores de diferentes campos, países y antecedentes se reúnen para abordar estas preguntas cósmicas. Es como un gran potluck científico donde todos traen su propio plato para compartir.

Al combinar su experiencia, los científicos no solo están midiendo la constante de Hubble, sino que están tejiendo una comprensión más amplia del universo mismo. A medida que comparten hallazgos, construyen sobre el trabajo de los demás, acercándose más y más a las respuestas que buscamos.

Un Llamado a la Acción Cósmica

Así que, si tienes una pasión por las estrellas, no dudes en explorar el campo de la astronomía. Ya sea que quieras convertirte en científico o simplemente disfrutar de la observación de estrellas, tu curiosidad puede conducir a grandes descubrimientos. ¿Quién sabe? Tal vez un día contribuyas a comprender los misterios del universo de maneras que aún no podemos imaginar.

Sigue Mirando Arriba

Al final, no importa cuán complicado parezca el universo, una cosa está clara: todos estamos en esto juntos, mirando las mismas estrellas, tratando de dar sentido a este hermoso, caótico y siempre en expansión cosmos. Así que mantén vivo tu sentido de la maravilla, sigue curioso y recuerda que el viaje del descubrimiento es tan importante como el destino.

El Lado Divertido de la Física

Tomemos un momento para aligerar un poco las cosas. La ciencia a veces puede parecer un tema pesado, pero también puede ser bastante divertida. Imagina si el universo fuera un sitcom con todos estos personajes cósmicos tratando de averiguar sus roles.

Imagina a la constante de Hubble como el anciano sabio que siempre parece tener la respuesta pero sigue cambiando de opinión. O visualiza el horizonte sonoro como ese amigo excéntrico que siempre se interrumpe cada vez que intenta explicar la trama.

La Comedia Cósmica

¿Qué pasaría si el universo hiciera una broma práctica? Como, “Oye, hagamos que todos piensen que entienden la velocidad de expansión, pero en realidad añadamos algo de física rara para mantenerlos rascándose la cabeza?”

Y sabes esos científicos? Siempre en la mesa de dibujo, bebiendo café y luciendo pensativos. Pero espera, ¿qué pasaría si cuando levantaran la cabeza, se dieran cuenta de que eran parte de un concurso cósmico llamado “Adivina esa Tasa de Expansión”?

La Caja De Misterio Cósmica

Al final del día, estudiar el universo es como mirar dentro de una caja de misterios. Cada nuevo descubrimiento es una sorpresa, y a veces simplemente no sabes lo que vas a obtener. ¿Será la respuesta a la tensión de Hubble? ¿O tal vez un nuevo bocadillo cósmico para disfrutar mientras reflexionas sobre los misterios del universo?

Humor de Cierre

Así que aquí está para los exploradores cósmicos ahí afuera. Sigan buscando respuestas, sigan riendo de la absurdidad de todo, y sigan soñando en grande. Porque al final, ya seas un científico acérrimo o simplemente un observador curioso, todos somos parte de este magnífico viaje por el espacio. ¿Y quién no querría quedarse para el próximo episodio de “¿Qué pasa con el Universo?”?

Así que, agarra tu telescopio, tu bocadillo favorito, y acomódate para el show. El universo se está desplegando ante nuestros ojos, y lo mejor de todo: siempre hay más por descubrir.

Conclusión: Un Llamado a la Curiosidad

Al terminar esta exploración, tomemos un momento para reflexionar sobre la importancia de la curiosidad. Alimenta nuestra búsqueda de conocimiento y ayuda a cerrar la brecha entre lo que sabemos y lo que aún estamos tratando de entender.

Así que, sigue haciendo preguntas, sigue buscando respuestas, y nunca subestimes el valor de una mente curiosa. Cada estrella que miras representa una pieza del rompecabezas que, al juntarse, revela el hermoso tapiz del universo. Abraza la aventura, porque recién está comenzando.

Fuente original

Título: A Sound Horizon-Free Measurement of $H_0$ in DESI 2024

Resumen: The physical size of the sound horizon at recombination is a powerful source of information for early-time measurements of the Hubble constant $H_0$, and many proposed solutions to the Hubble tension therefore involve modifications to this scale. In light of this, there has been growing interest in measuring $H_0$ independently of the sound horizon. We present the first such measurement to use data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), jointly analyzing the full-shape galaxy power spectra of DESI luminous red galaxies, emission line galaxies, quasars, and the bright galaxy sample, in a total of six redshift bins. Information from the sound horizon scale is removed from our constraints via a rescaling procedure at the power spectrum level, with our sound horizon-marginalized measurement being driven instead primarily by the matter-radiation equality scale. This measurement is then combined with additional sound horizon-free information from Planck+ACT CMB lensing, uncalibrated type Ia supernovae, and the DESI Lyman-$\alpha$ forest. We agnostically combine with the DESY5, Pantheon+, and Union3 supernova datasets, with our tightest respective constraints being $H_0=66.7^{+1.7}_{-1.9},~67.9^{+1.9}_{-2.1},$ and $67.8^{+2.0}_{-2.2}$ km s-1 Mpc-1. This corresponds to a sub-3% sound horizon-free constraint of the Hubble constant, and is the most precise measurement of its kind to date. Even without including information from the sound horizon, our measurement is still in 2.2-3.0$\sigma$ tension with SH0ES. Additionally, the consistency between our result and other measurements that do rely on the sound horizon scale provides no evidence for new early-Universe physics (e.g. early dark energy). Future DESI data releases will allow unprecedented measurements of $H_0$ and place strong constraints on models that use beyond-$\Lambda$CDM physics to ameliorate the Hubble tension.

Autores: E. A. Zaborowski, P. Taylor, K. Honscheid, A. Cuceu, A. de Mattia, D. Huterer, A. Krolewski, P. Martini, A. J. Ross, C. To, A. Torres, S. Ahlen, D. Bianchi, D. Brooks, E. Buckley-Geer, E. Burtin, T. Claybaugh, S. Cole, A. de la Macorra, Arjun Dey, Biprateep Dey, P. Doel, S. Ferraro, A. Font-Ribera, J. E. Forero-Romero, E. Gaztañaga, H. Gil-Marín, G. Gutierrez, J. Guy, C. Hahn, C. Howlett, S. Juneau, R. Kehoe, D. Kirkby, T. Kisner, A. Kremin, M. Landriau, L. Le Guillou, M. E. Levi, C. Magneville, A. Meisner, R. Miquel, J. Moustakas, N. Palanque-Delabrouille, W. J. Percival, F. Prada, I. Pérez-Ràfols, G. Rossi, E. Sanchez, D. Schlegel, M. Schubnell, H. Seo, D. Sprayberry, G. Tarlé, B. A. Weaver, R. H. Wechsler

Última actualización: 2024-11-25 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.16677

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.16677

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

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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