Según un físico vivimos en una burbuja gigante flotando en medio del espacio

Desde nuestro punto de vista aquí, en la Tierra, el universo puede parecer un lugar estático y relativamente tranquilo. Sin embargo, las observaciones astronómicas realizadas en los últimos cien años han revelado que, sea lo que sea esta cosa gigantesca en la que habitamos, se está expandiendo a un ritmo cada vez mayor.

El universo se está hinchando como un globo ⎯una realidad ya de por sí sorprendente⎯ y los científicos llevan años intentando cuadrar las distintas previsiones sobre el ritmo de expansión de nuestras fronteras cósmicas.

Este índice se denomina constante de Hubble (H0), bautizado así por el astrónomo Edwin Hubble, y los científicos creen que los causantes de la expansión son la materia oscura y la energía.

Según datos recogidos por el satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea, la constante de expansión actual es de 67,4 km / segundo por cada millón de pársecs (un pársec equivale a 3,26 años luz). Este resultado se basa en mediciones de la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), la luz observable más antigua del universo. Sin embargo, cuando los científicos usan las mediciones de distancia de supernovas notablemente más jóvenes que el CMB, el índice de expansión es mayor, en concreto de 73,5 km / s / Mpc.

Entonces, ¿qué pasa con el universo?

Una de las teorías estipula que nos hallamos en el interior de una “burbuja Hubble” gigantesca en el espacio cuya densidad es inferior a la del resto del universo, según Lucas Lombriser, físico teórico de la Universidad de Ginebra.

Se trata de una hipótesis que se lanzó hace más de dos décadas, pero Lombriser se basó en investigaciones anteriores limitando las posibles dimensiones y características de dicha burbuja en un artículo publicado en el número de abril de 2020 de la revista Physics Letters B.

Lombriser sostiene que no es necesario desarrollar nuevas teorías físicas para explicar las discrepancias entre las dos constantes de Hubble. La diferencia podría radicar en una sobreestimación de la densidad de nuestra región del universo en relación con la media de la densidad cósmica de la materia.

“Sabemos que el universo es altamente heterogéneo”, explicó Lombriser en un mail. “La densidad de las partículas en el suelo, la atmósfera o el espacio entre la Tierra y la Luna / el Sol varía mucho”.

Estas variaciones en la densidad se pueden producir incluso a una escala mucho mayor. En su estudio, Lombriser señala que puede que nos encontremos en una región relativamente vacía con un radio de 40 megapársecs (unos 125 millones de años luz) o un diámetro total de 250 millones de años luz.

“Al crear una región de baja densidad como asumo en mi estudio, no requeriríamos nada especial”, dijo Lombriser. “Ese tipo de regiones son relativamente frecuentes en el cosmos, según la teoría cosmológica estándar”.

Si esa supuesta burbuja contuviera la mitad de la materia que la media cósmica, podría explicar la discrepancia de resultados para la constante de Hubble. Para hacer una previsión del índice de expansión del universo, los científicos han calculado las distancias a las supernovas, pero esas cifras podrían estar ligeramente distorsionadas si hubiéramos calculado más cantidad de materia de la que realmente hay en torno a nosotros.

El valor obtenido por el satélite Planck se basa en observaciones del CMB, una fuente de radiación muy antigua que, por esa misma razón, resulta la más fiable para calcular el índice general de expansión.

En cualquier caso, se trata de una hipótesis, y serán necesarios más modelos y observaciones para determinar si la distribución irregular de la materia por el universo podría explicar las diferencias entre las constantes de Hubble observadas.

En ese sentido, Lombriser espera que disciplinas recientes como la astronomía de ondas gravitacionales, que mide las ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, puedan ayudar a resolver el misterio. Lombriser tiene especial interés en eventos como GW170817, una onda gravitacional detectada el 8 de agosto de 2017 y que se originó por la colisión de una estrella de neutrones. Los científicos rastrearon la señal de la onda hasta una galaxia denominada NGC 4993, lo cual les permitió también registrar la luz provocada por la colisión.

“Esto nos permitió no solo conocer la distancia a la que se produjo el evento, sino también la de su corrimiento gravitacional hacia el rojo, lo que significa que podemos usarlo como ‘sirena estándar’ con la que medir el índice de expansión del cosmos”, explicó Lombriser.

“Hasta ahora, GW170917 es nuestra única sirena estándar”, añadió. “La galaxia emisora NGC 4993 se encuentra en nuestra burbuja, por lo que el índice de expansión debería coincidir con las mediciones locales, y no con las globales”.

Dicho de otro modo, según la predicción de Lombriser, las ondas gravitacionales originadas en un radio de 40 megapársecs generarán un índice de expansión similar al derivado de las supernovas, lo cual podría ser indicativo de un entorno local relativamente vacío.

Al margen de lo que revelen las nuevas observaciones, será esencial resolver las discrepancias entre esos valores para comprender las extrañas fuerzas que provocan que el universo siga expandiéndose.

“Que haya nuevas observaciones y estudios ayudará a mejorar estas previsiones, pero también hará falta que tengamos una mayor comprensión de cómo se distribuye la materia oscura”, dijo Lombriser. “Si se producen más eventos gravitacionales de este tipo, podremos reducir la incertidumbre y ser capaces de medir con más precisión la densidad de la materia que nos rodea”.