Hubble y el nuevo entendimiento de la física espacial, parte II

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Hubble y el nuevo entendimiento de la física espacial, parte II

Mientras que desde 2005, un grupo de astrónomos de la NASA ha estado en una búsqueda para refinar la precisión de la constante de Hubble, la tasa en que se expande el Universo, a una precisión que permite una mejor comprensión del comportamiento del mismo, la física de todo el Universo o cómo lo comprendemos podría estar transformándose.

Esta es la segunda entrega sobre cómo ha ido cambiando la distancia entre las galaxias desde el Big Bang hasta nuestros días y cómo esa expansión avanza cada vez más rápido según las nuevas estimaciones.

El equipo, encabezado por el profesor Adam Riess, ganador del Premio Nobel de Física, ha tenido éxito en refinar el valor constante de Hubble mediante la racionalización y el fortalecimiento de la construcción de la “escalera de distancia cósmica”, que los astrónomos usan para medir distancias precisas a las galaxias cerca y lejos de la Tierra.

Los investigadores han comparado esas distancias con la expansión del espacio medida por el estiramiento de la luz de las galaxias que retroceden. Luego usaron la velocidad aparente hacia el exterior de las galaxias a cada distancia para calcular la constante de Hubble.

Pero el valor de la constante de Hubble es tan preciso como la precisión de las propias mediciones. Los astrónomos no pueden usar una cinta métrica para medir las distancias entre las galaxias. En cambio, han seleccionado clases especiales de estrellas y supernovas como referencias cósmicas o marcadores para medir con precisión las distancias galácticas.

Entre las más confiables para distancias más cortas están las variables cefeidas, estrellas pulsantes que se iluminan y atenúan a velocidades que corresponden a su brillo intrínseco. Sus distancias, por lo tanto, se pueden inferir al comparar su brillo intrínseco con su brillo aparente visto desde la Tierra.

La astrónoma Henrietta Leavitt fue la primera en reconocer la utilidad de las variables Cefeidas para medir las distancias en 1913. El primer paso es medir las distancias a Cefeidas independientemente de su brillo, usando una herramienta básica de geometría llamada paralaje. El paralaje es el cambio aparente de la posición de un objeto debido a un cambio en el punto de vista de un observador.

Esta técnica fue inventada por los antiguos griegos que la usaron para medir la distancia de la Tierra a la Luna.

El último resultado de Hubble se basa en mediciones del paralaje de ocho Cefeidas recientemente analizadas en nuestra Vía Láctea. Estas estrellas están unas 10 veces más lejos y residen entre 6 mil años luz y 12 mil años luz de la Tierra, lo que las hace más difíciles de medir.

Pulsan a intervalos más largos, al igual que las Cefeidas observadas por Hubble en galaxias distantes que contienen otro criterio confiable, estrellas en explosión llamadas supernovas “Tipo Ia”. Este tipo de supernova se dispara con un brillo uniforme y es lo suficientemente brillante como para verse desde un lugar relativamente más lejano. Las observaciones previas de Hubble estudiaron 10 Cefeidas de parpadeo más rápido ubicadas entre 300 años luz y mil 600 años luz de la Tierra.

Para medir el paralaje con el Hubble, el equipo tuvo que observar la aparente y pequeña oscilación de las Cefeidas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Estas oscilaciones son del tamaño de 1/100 de un solo píxel en la cámara del telescopio, que es aproximadamente el tamaño aparente de un grano de arena visto a 100 millas de distancia.

Por lo tanto, para garantizar la precisión de las mediciones, los astrónomos desarrollaron un método inteligente que no se previó cuando se lanzó Hubble. Los investigadores inventaron una técnica de escaneo en la que el telescopio mide la posición de una estrella mil veces por minuto cada seis meses durante cuatro años.

El equipo calibró el verdadero brillo de las ocho estrellas que palpitaban lentamente y las correlacionó con sus primos parpadeantes más distantes para ajustar las imprecisiones en su escala de distancia. Luego, los investigadores compararon el brillo de las Cefeidas y las supernovas en esas galaxias con mayor confianza, para que pudieran medir con mayor precisión el verdadero brillo de las estrellas, y por lo tanto calcular con mayor precisión las distancias a cientos de supernovas en galaxias lejanas.

Otra ventaja de este estudio es que el equipo utilizó el mismo instrumento, la Wide Field Camera 3 de Hubble, para calibrar las luminosidades de las Cefeidas cercanas y de otras galaxias, eliminando los errores sistemáticos que se introducen casi inevitablemente al comparar esas mediciones de diferentes telescopios.

“Por lo general, si cada seis meses intentas medir el cambio de posición de una estrella en relación con otra a estas distancias, estás limitado por tu capacidad para descubrir exactamente dónde está la estrella”, explicó Stefano Casertano.

Utilizando la nueva técnica, el Hubble gira lentamente sobre un objetivo estelar y captura la imagen como un rayo de luz. “Este método permite oportunidades repetidas para medir los desplazamientos extremadamente pequeños debido al paralaje”, agregó Riess. “Estás midiendo la separación entre dos estrellas, no solo en un lugar de la cámara, sino una y otra vez miles de veces, reduciendo los errores en la medición”.

El objetivo del equipo es reducir aún más la incertidumbre utilizando datos del Hubble y el observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, que medirán las posiciones y las distancias de las estrellas con una precisión sin precedentes. “Esta precisión es lo que se necesitará para diagnosticar la causa de esta discrepancia”, dijo Casertano.

NASA.

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By | 2018-03-06T18:34:19+00:00 marzo 1st, 2018|Astronomía, Ciencia & Tecnología, ESA, Eventos astronómicos, Exploración Espacial, NASA, News, Universo|Comentarios desactivados en Hubble y el nuevo entendimiento de la física espacial, parte II

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