La lucha para medir la expansión cósmica, parte 2

Desde el NY Times

Por Dennis Overbye
Traducción: KC

(Viene de la parte 1) Los astrónomos pueden triangular para determinar las distancias a las estrellas más cercanas, buscando para ver cómo cambia el fondo detrás de las estrellas cuando la Tierra va de un lado al otro en su órbita alrededor del Sol, pero para medir distancias más profundas dependen de encontrar lo que se llamado candelas estándar. Se trata de estrellas u otros objetos cuya luminosidad intrínseca se conocen y, por tanto, sus distancias puede deducirse a partir de su brillo aparente.

Entre las más fiables de estas velas son las Cefeidas variables, palpitantes estrellas que brillan y se apagan en un patrón de diente de sierra. Entre más luminosas son, su ciclo es más largo. Así por ejemplo una estrella en una galaxia lejana, por efecto de su guiño, difunde su luminosidad y su distancia.

Por desgracia, las más luminosas y, por tanto, más útiles de estas velas, son las menos frecuentes, y más difícil es encontrar suficientes ejemplos para calibrar su luminosidad. Por lo tanto, los marinos del agua azul del cosmos han de avanzar hacia el exterior de una "escalera de distancias", calibrar estrellas cercanas y luego utilizarlas para calibrar las "candelas estándar", más brillantes pero más raras, en las galaxias más distantes, sin pisar nunca afuera. La velas estándar de elección para muchos astrónomos son las explosiones de estrellas conocidas como supernovas tipo 1a, lo suficientemente brillantes para ser vistas en todo el universo.

Sin embargo, mientras los astrónomos se asoman hacia el exterior, los pequeños errores se multiplican y sus velas obtener más incertidumbre.

De acuerdo con una reciente recopilación del Dr Huchra, más de 500 valores de la constante de Hubble se han publicado en los últimos años. Los astrónomos están ahora a punto de gritar la distancia en un acuerdo. En los últimos años, los dos principales equipos utilizando el telescopio Hubble para medir la constante, uno dirigido por el doctor Freedman y el otro dirigido por el Dr Sandage, han llegado a respuestas que difieren sólo en un 15%, 70 y 62, respectivamente, con barras de error del 10%, lo que hace que los probables valores se traslapen ligeramente.

Y ahí las cosas podrían haber permanecido, dice el doctor Riess. Pocos americanos yacen despiertos en la noche a la espera de conocer la tasa de expansión del universo con 1% de precisión. Para la mayoría de la gente, que el universo esté en expansión no es tan desconcertante.

Pero la energía oscura ha subido la apuesta.

Más que unos pocos astrónomos y físicos están yaciendo despiertos en la noche preguntándose si la energía oscura que produce este comportamiento es un factor chapucero que Einstein inventó en 1917 para mantener el universo estático, para luego abandonarlo.

El Dr Riess compara los diferentes tipos de observaciones cosmológicas que van a hacer el modelo cosmológico estándar con los radios de una rueda de bicicleta. Para encontrar la energía oscura, "Tenemos que ir en torno a la rueda apretando los radios", dijo.

El doctor dice Riess que se dio cuenta hace un par de años, de que uno de las radios más fáciles para apretar es la constante de Hubble. En un típico cálculo, por ejemplo, una incertidumbre en la constante de Hubble se traduce en el doble de incertidumbre en una medida crucial del empuje de la energía oscura. Por lo tanto, al reducir la incertidumbre en la constante de Hubble se avanza significativamente hacia la afinación de las estimaciones de energía oscura.

Todas las mediciones de la constante de Hubble han sufrido por el hecho de que hay demasiados peldaños en la escalera de la distancia, y, por tanto, más posibilidades de error, dice el doctor Riess.

Midiendo la constante de Hubble de esta manera, dijo, es como medir una habitación mediante la colocación de una regla pequeña en posiciones sucesivas, de principio a fin. Cada vez que se recoge y se pone de nuevo, puede haber un error. "Lo que necesitamos es una cinta métrica", dijo.

La cinta métrica del Dr Riess es el Telescopio Espacial Hubble, y su instrumento de batalla la Cámara Avanzada para Sondeos. La pareja puede encontrar y medir el estándar dorado, las estrellas Cefeidas, mucho más lejos en el espacio que otros telescopios, dijo, y, por tanto, saltar varios pasos intermedios de calibración y evitando las consiguientes posibilidades de error.

"Mejores datos y técnicas llegarán con el tiempo, sea que a alguien le guste o no," dijo el Dr Riess vía e-mail. "Quiero dejar claro que la constante de Hubble puede ser medida a una mejor precisión que en el pasado y debe haber más polémica que cualquier otro parámetro físico que midamos".

La escalera de distancias del Dr Riess tiene sólo tres peldaños y un telescopio, saltando de las vecindades de la Vía Láctea a las explosiones de supernova tan distantes como mil millones de años luz.

Arriba: Detalle de la escalera de la disrtancia

Comienza con una galaxia conocida como NGC 4258 (también conocida como Messier 106 en la Osa Mayor), donde los astrónomos han encontrado nubes que emiten ondas de radio a una frecuencia característica del vapor de agua que circunda el centro de la galaxia, así como las muy importantes estrellas Cefeidas. Al rastrear la velocidad y movimiento de estas nubes con alta resolución a través del cielo, con las observaciones de radio, un equipo dirigido por James Herrnstein del Consejo Nacional de Radio Astronomía en el Observatorio de Socorro, Nuevo México, en 1999 se determinó su distancia en 23,5 millones de años luz.

Conocer esa distancia a la galaxia permitió al Dr Riess y a su equipo calibrar las Cefeidas, que luego fueron utilizadas para calibrar las supernovas.

Varios astrónomos dicen que es preocupante que la calibración de las Cefeidas realizada por el Dr Riess, y por tanto de toda la escalera de la distancia, se base en solo una galaxia. Sería deseable, dicen, tener más galaxias para aumentar la precisión, un proyecto perseguido por Jim Braatz del Observatorio del Consejo Nacional de Radio Astronomia en Virginia. En el ínterin, como una copia de seguridad técnica para calibrar las Cefeidas, el Dr Riess y sus colegas han utilizado los multi sensores de orientación del Hubble, que ayudan al telescopio a encontrar y realizar un seguimiento de las estrellas, para triangular las distancias a las estrellas variables Cefeidas en la galaxia. Los resultados de la constante de Hubble son los mismos, dijo.

Así, el tránsito del doctor Riess a lo largo del sendero de Hubble acaba de comenzar. Los resultados probablemente conseguirán estar "un poco mejor" en los próximos meses, dijo.

Los astronautas van a tratar de reparar la cámara avanzada, que se rompió el año pasado, durante la última llamada de servicio del Hubble en octubre. Si tienen éxito, el doctor Riess y su equipo van a utilizar la cámara para ampliar la búsqueda de más supernovas y estrellas Cefeidas. En el otro extremo de la escalera, nuevas búsquedas usando telescopios, incluida la Pan-STARRS, cuyo prototipo está en funcionamiento en la parte superior del monte Haleakala en Maui, Hawaii, esperan encontrar miles de supernovas en el espacio, incrementando en gran medida la precisión de las mediciones tanto de la energía oscura como de la problemática constante de Hubble.

Nunca va a ser "¡Hurra, ya terminamos!", dijo Dr Riess. "Esta es la búsqueda de la humanidad: estar siempre haciendo esto. Estamos buscando siempre para hacer un trabajo cada vez más limpio".

Sin mostrar ningún efecto del peso de la historia, dijo, "Esto es todavía el inicio".