La Tensión de Hubble: Un Dilema Cósmico
Explorando los problemas alrededor de la constante de Hubble y sus implicaciones cósmicas.
Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras
― 9 minilectura
Tabla de contenidos
- ¿Qué pasa con la Constante Gravitacional?
- Glaciación: No Solo para Helados
- Problemas para el Sol y Evolución Estelar
- Flujo de Hubble y Supernovas: El Baile Cósmico
- La Duración de un Año: No es un Número Simple Tampoco
- Relojes Cósmicos: ¿Qué Está Pasando?
- La Luna: Nuestro Compadre de Confianza
- Evolución Estelar: ¡Qué Montaña Rusa!
- ¿Está el Universo Intentando Confundirnos?
- La Escalera de Distancia: Una Estructura Inestable
- Cronómetros Cósmicos: Estrellas Envejeciendo
- Un Resumen de Problemas Cósmicos
- Pruebas Futuras: ¿Qué Buscar?
- Reflexiones Finales: La Comedia Cósmica Continúa
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Vivimos en un universo que está en constante expansión, y esta expansión no es solo una idea vaga, es un hecho medible. Los científicos han estado tratando de entender exactamente qué tan rápido está creciendo nuestro universo, y ahí es donde entra en juego la Constante de Hubble. Piénsalo como el límite de velocidad del universo.
Ahora, aquí viene el giro: los científicos han notado un problema. El límite de velocidad que miden localmente-con Supernovas de tipo Ia, por ejemplo-no coincide con el límite de velocidad que obtienen al observar el fondo cósmico de microondas (CMB), que es esa tenue "brillo" que queda del Big Bang. Esta discrepancia es como obtener dos lecturas diferentes en tu velocímetro-una que dice que vas a 60 mph y otra que dice que navegas a 80 mph. Este dilema es lo que los científicos llaman con picardía la “tensión de Hubble”.
Constante Gravitacional?
¿Qué pasa con la¡Vamos a darle un toque emocionante! Imagina la constante gravitacional, un número fundamental que nos dice cómo funciona la gravedad, actuando como un yo-yo-a veces sube y baja, ¡lo cual es bastante inusual para una constante científica! Se ha sugerido que si este número cayera abruptamente hace unos 130 millones de años, podría explicar la tensión de Hubble.
¡Pero espera! Si la constante gravitacional cayera, habría afectado el brillo de las supernovas y, por lo tanto, las distancias que calculamos a partir de ellas. Algo así como intentar medir qué tan alto es tu amigo mientras estás en un columpio. Si el brillo no era lo que pensábamos, entonces todos nuestros cálculos estarían mal.
Glaciación: No Solo para Helados
Cambiemos de tema por un segundo. Podrías pensar que lo único que puede ponerse frío es tu helado cuando lo dejas afuera. Sin embargo, si el brillo del sol cayera significativamente, la Tierra podría haber experimentado una fase de glaciación importante. ¡Imagina una Tierra bola de nieve donde todo está cubierto de hielo!
Pensarías que esto habría sucedido en los últimos 500 millones de años ya que no tenemos registros de una era de hielo así. Así que, si nuestra constante gravitacional hubiera dado un bajón, podríamos haber estado en una aventura helada-¡pero nadie empacó su traje de nieve para ello!
Evolución Estelar
Problemas para el Sol yDemos un paso más. Si la constante gravitacional realmente fluctuara, no solo cambiaría el brillo de las supernovas; también aceleraría o ralentizaría cómo evolucionan las estrellas, especialmente nuestro sol. Si nuestro sol hubiera estado ardiendo más caliente por más tiempo debido a una mayor constante gravitacional, habría consumido dos tercios de su suministro de combustible en lugar de la mitad.
¿Qué significa eso? Bueno, si el sol pareciera estar envejeciendo más rápido, los científicos empezarían a rascarse la cabeza, especialmente cuando descubran que los meteoritos más antiguos no coinciden con la "edad aparente" del sol. ¡Es como descubrir que tu abuela “siempre joven” tiene una crisis de edad secreta!
Flujo de Hubble y Supernovas: El Baile Cósmico
Ahora, hablemos de supernovas de tipo Ia. Estos fuegos artificiales cósmicos son usados por los astrónomos para medir distancias porque brillan con un brillo constante. Piensa en ellos como el amigo confiable que llega a tiempo con bocadillos-siempre dependible para un buen rato. Sin embargo, si la constante gravitacional cambiara, podría significar que estas supernovas son más brillantes de lo que pensábamos, llevando nuestras mediciones de distancia a un viaje salvaje.
Esto también significaría que estamos mirando el universo a través de un par de gafas defectuosas, donde todo se ve raro y mal calibrado. Esas distancias cósmicas engañosas simplemente no están sumando, lo que hace difícil para los científicos descifrar el verdadero límite de velocidad del universo.
La Duración de un Año: No es un Número Simple Tampoco
Con todos estos cambios cósmicos, la duración de un año también podría volverse caótica. Si la constante gravitacional saltara de un lado a otro, el número de días en un año podría no mantenerse igual. Si tu año pasara de 365 días a, digamos, 330 días, planear tus vacaciones de verano se complicaría significativamente. “¡Lo siento, cariño! No podemos hacer ese viaje porque necesito encontrar una manera de meter 12 meses en 10!”
El clima de la Tierra también es sensible a este tipo de transiciones. Con todo en flujo, podríamos esperar algunas fluctuaciones salvajes en el clima, ¡y a nadie le gustan las sorpresas cuando se trata de sus planes de viaje!
Relojes Cósmicos: ¿Qué Está Pasando?
Hablando de tiempo, los científicos usan diferentes métodos para medir cómo se expande y envejece el universo. Observan cosas como las edades de las estrellas o los cúmulos de galaxias para tener una idea de lo que está sucediendo “allá afuera”. Pero, si la constante gravitacional cambiara, esto también desbarataría esas mediciones. Es como tratar de leer un reloj que de repente comienza a correr hacia atrás-definitivamente no es el tipo de viaje en el tiempo que la mayoría de nosotros está esperando.
La Luna: Nuestro Compadre de Confianza
Y no olvidemos a nuestro querido amigo, la Luna. Un cambio en la gravedad no solo afectaría a la Tierra, ¡sino también a la Luna! Si la fuerza gravitacional cayera repentinamente, la Luna podría alejarse más de la Tierra, alterando las mareas y tal vez incluso llevando a algunos peces muy confundidos.
Imagina que estaban planeando una cena pero de repente se encuentran nadando en aguas más profundas porque los niveles del océano han cambiado inesperadamente. ¡Mejor que empiecen a empacar sus maletas y busquen un nuevo lugar para vivir!
Evolución Estelar: ¡Qué Montaña Rusa!
La GSM afecta cómo evolucionan las estrellas, cambiando sus vidas y brillo. Si las estrellas estuvieran ardiendo más brillantes demasiado rápido, podríamos preguntarnos dónde fueron a parar todas las “estrellas antiguas”. Es como perder a ese amigo “cool” porque festejaron demasiado en sus años jóvenes.
Si las estrellas aparecieran más rápido de lo que puedes decir “supernova", eso desbarataría todo, desde nuestra comprensión de las edades estelares hasta cómo percibimos la línea de tiempo del universo.
¿Está el Universo Intentando Confundirnos?
En este punto, podrías estar sacudiendo la cabeza, preguntándote si el universo nos está haciendo una broma cósmica. Con todos estos cambios, ¿cómo pueden los científicos alguna vez determinar qué está realmente sucediendo? La respuesta es que tienen que ser como detectives tratando de resolver un misterio-¡y vaya que hay muchas pistas!
La Escalera de Distancia: Una Estructura Inestable
Los astrónomos dependen de varios indicadores de distancia para medir qué tan lejos están diferentes objetos cósmicos. Esta “escalera de distancias” puede volverse inestable si uno de sus peldaños no aguanta. Si todo se basa en una constante gravitacional defectuosa, entonces podrías decir que estamos en una comedia cósmica mientras los científicos intentan dar sentido a sus hallazgos.
Cronómetros Cósmicos: Estrellas Envejeciendo
Para calcular la edad de las estrellas y galaxias, los científicos pueden usar objetos celestiales conocidos como cronómetros cósmicos. Estos son básicamente como los relojes antiguos del universo, permitiendo a los científicos estimar cuánto tiempo ha pasado entre eventos. Sin embargo, si la gravedad hiciera un rápido baile y cambiara, podrían encontrarse mirando un reloj que ha avanzado rápidamente, dando edades muy inexactas.
Un Resumen de Problemas Cósmicos
Ahora está claro que el GSM (Modelo de Paso Gravitacional) trae un montón de problemas cósmicos que los científicos aún están intentando desenredar.
- Si la constante gravitacional cambió, podría haber afectado drásticamente el clima de la Tierra, potencialmente sumergiendo nuestro planeta en una mini Edad de Hielo.
- La evolución estelar se complica con una constante gravitacional cambiante, llevando a desajustes en cuán viejas son realmente las estrellas.
- Nuestra querida Luna podría terminar como un amigo errante, complicando las mareas y quizás el horario de pesca.
- El número de días en un año podría no mantenerse igual, potencialmente complicando los planes de vacaciones y la vida normal en la Tierra.
Pruebas Futuras: ¿Qué Buscar?
¿Qué nos depara el futuro? Bueno, los científicos pueden realizar pruebas para reunir más pruebas. Podrían observar cómo están evolucionando las estrellas y tratar de observar ondas gravitacionales-ondulaciones en el espacio-tiempo que podrían revelar los secretos del universo.
Si estas ondas cósmicas pueden ser rastreadas, podría ayudar a atar cabos sueltos y encontrar claridad entre la confusión del universo.
Reflexiones Finales: La Comedia Cósmica Continúa
En esta comedia cósmica, con sus giros y vueltas, los científicos están navegando por un vasto universo lleno de misterio. La constante gravitacional, las estrellas y la edad del universo son todas partes de una gran obra. A medida que recojan más pruebas y refine sus mediciones, podríamos descubrir que el universo es mucho más predecible de lo que parece.
Después de todo, ¿no es esa la diversión de la ciencia? Resolver los giros de la trama mientras intentamos entender nuestro universo en constante expansión. ¡Así que además de mantener los cielos despejados para observar las estrellas, sentémonos, relájemonos y disfrutemos de este viaje cósmico sabiendo que, aunque no tengamos todas las respuestas, la búsqueda de ellas es la mitad de la emoción!
Título: Strong constraints on a sharp change in $G$ as a solution to the Hubble tension
Resumen: It has been proposed that if the gravitational constant $G$ abruptly decreased around 130 Myr ago, then Type Ia supernovae (SNe) in the Hubble flow would have a different luminosity to those in host galaxies with Cepheid distances. This would make Hubble flow SNe more distant, causing redshifts to rise slower with distance, potentially solving the Hubble tension. We find that since the luminosities of Sun-like stars scale as approximately $G^7$, the Solar luminosity would have dropped substantially 130 Myr ago in this scenario, pushing Earth into a planetary glaciation. However, there was no Snowball Earth episode in the last 500 Myr. The $G$ step model (GSM) also implies that the length of a year would have abruptly increased by about 10%, but the number of days per year has evolved broadly continuously according to geochronometry and cyclostratigraphy. The GSM would drastically alter stellar evolution, causing the Sun to have exhausted about 2/3 of its fuel supply rather than 1/2. This would lead to the helioseismic age of the Sun differing from that of the oldest meteorite samples, but these agree excellently in practice. There is also excellent agreement between the standard expansion history and that traced by cosmic chronometers, but these would disagree severely in the GSM. Moreover, distance indicators that use stellar luminosities would differ drastically beyond 40 Mpc from those that do not. These arguments cast very severe doubt on the viability of the GSM: the solution to the Hubble tension must be sought elsewhere.
Autores: Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras
Última actualización: 2024-11-22 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.15301
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.15301
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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