Un nuevo método mejora la medición de distancias entre galaxias con mayor precisión

El astrónomo Edwin Hubble descubrió en 1929 que el universo se expande. Sin embargo, los científicos que le han sucedido no consiguen ponerse de acuerdo sobre la velocidad de expansión cósmica, lo que se conoce como constante de Hubble (H0).

Durante décadas, los equipos de investigación han tomado diferentes referencias para realizar estas medidas y han contado con tecnologías cada vez más avanzadas que han permitido obtener datos más precisos. Pero las conclusiones a las que se llegan muestran cierta discrepancia con la constante de Hubble, es lo que se llama tensión de Hubble.

Un estudio coliderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) presenta un nuevo método para medir las distancias extragalácticas utilizando las supernovas de tipo Ia (SNe Ia) a través de un enfoque puramente empírico. Este método, que se publica en la revistaThe Astrophysical Journal, puede realizar estimaciones de distancias galácticas relativas con un 2% de incertidumbre, algo que hasta el momento se situaba en el 8% o por encima de este porcentaje.

Para determinar la expansión cósmica lo complicado es medir las distancias a las galaxias a lo largo del universo. El propio Hubble empleó las Cefeidas, un tipo de estrellas variables que cambian tanto en temperatura como en diámetro para producir cambios de brillo con un periodo y amplitud muy regulares. Pero algunos cosmólogos sospechan que se producen errores en las mediciones ya que estas estrellas se encuentran en galaxias jóvenes, en las que hay otras muchas estrellas, además de polvo y gas.

Calibrar en luminosidad las supernovas

El método de las Cefeidas intenta calibrar en luminosidad las supernovas en galaxias hasta 40 Mpc en las que coinciden Cefeidas cuya distancia se ha determinado y supernovas en ese rango intermedio que luego sirva para calibrar las más distantes. La opción elegida por los autores del artículo reseñado aquí es evitar calibrar las SNe Ia en ese rango medio de distancia de 40 Mpc e ir de supernovas en galaxias cercanas cuya distancia es bien conocida a las galaxias más alejadas.

"La clave de nuestro enfoque se basa en las SNe Ia gemelas. Es decir, tenemos una supernova de tipo Ia cercana y otra prácticamente idéntica, a una distancia mucho mayor", explica Pilar Ruiz-Lapuente, profesora de investigación del Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), del CSIC. "Al encontrarse las SNe Ia gemelas lejanas en galaxias donde las velocidades peculiares son relativamente poco importantes, sus distancias nos permiten obtener directamente H0 y ayudar a resolver el problema de la tensión de Hubble".

Galaxia ancla

En el trabajo se ha estudiado la supernova SN 2013dy (en la galaxia NGC 7250), que es gemela de SN 2017cbv/SN 2013aa (ambas en NGC 5643, considerada una buena galaxia ancla según métodos basados en las Cefeidas y la cúspide de la rama de las gigantes rojas o TRGB (Tip of the Red Giant Branch). En este proceso, los autores han utilizado fases cercanas al brillo máximo de este tipo de supernovas y también después de ese máximo para lograr una precisión de distancia mejorada que puede acercarse al 2% en distancias relativas.

"Otro 2% de error está asociado a sumar el obtenido en las distancias relativas al error en las distancias de anclaje y así obtener distancias absolutas. Nosotros solo utilizamos, para esta precisión, galaxias cercanas cuyas distancias se han obtenido, dando el mismo resultado, por varios métodos", comenta Jonay González Hernández, investigador del IAC.

Ambos investigadores han aplicado ya el método a galaxias lejanas y publicarán el valor de H0 en un nuevo artículo.

Referencia:

P. Ruiz-Lapuente and J. I. González Hernández. "SNe Ia Twins for Life": Toward a Precise Determination of H0. The Astrophysical Journal (2024).

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