En la astronomía, hay dos mediciones precisas de la expansión del universo, conocida también como la «constante de Hubble». Una se calcula a partir de las observaciones próximas de las supernovas (las enormes explosiones que se producen al finalizar el ciclo de vida de algunas estrellas) y la segunda emplea el «fondo cósmico de microondas» o la radiación que comenzó a fluir libremente por el universo poco después del Big Bang. Pero estas dos mediciones difieren en un 10 % aproximadamente, lo que ha suscitado un amplio debate entre los físicos y los astrónomos. Si ambas mediciones son precisas, ello significa que la teoría actual que sostienen los científicos sobre la composición del universo es incompleta.

Un equipo internacional del que forma parte Tom Broadhurst, profesor de investigación Ikerbasque de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y asociado del Donostia International Physics Center (DIPC), ha realizado un nuevo cálculo de la constante de Hubble analizando la luz de múltiples apariciones de una supernova.

«Si las nuevas mediciones independientes confirman esta discrepancia entre ambas mediciones de la constante de Hubble, ello haría tambalear nuestros conocimientos y comprensión sobre el cosmos», señala Patrick Kelly, autor principal del estudio y profesor adjunto de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. «La gran pregunta es si hay un posible problema con una o ambas mediciones. Nuestra investigación aborda esto midiendo de manera independiente y completamente diferente la tasa de expansión del universo».

El equipo ha calculado esta tasa de expansión utilizando datos de la supernova Refsdal, el primer ejemplo de supernova observada con una imagen multiplicada, es decir, el telescopio capturó cuatro imágenes diferentes del mismo evento cósmico. Tras el descubrimiento, equipos de todo el mundo predijeron que la supernova reaparecería en una nueva posición en 2015 y el equipo de la Universidad de Minnesota detectó esta imagen adicional. Estas imágenes múltiples aparecieron porque la supernova fue distorsionada por la lente gravitacional de un cúmulo de galaxias, un fenómeno por el cual la masa del cúmulo dobla y aumenta la luz. Empleando los retardos entre las apariciones de las imágenes de 2014 y 2015, los investigadores han podido medir la constante de Hubble aplicando una teoría desarrollada en 1964 por el astrónomo noruego Sjur Refsdal y que previamente no se había podido poner en práctica.

Una mejor comprensión de las relaciones fundamentales entre la materia oscura y la energía oscura

La nueva medición de la constante de Hubble coincide más con la del fondo cósmico de microondas «y confirma nuestra tesis de que la tasa de expansión del universo se ve dominada por la presión exterior de la energía oscura y se compensa con la autogravedad de la materia oscura, de tal manera que actualmente se está acelerando la expansión del universo», concluye Tom Broadhurst.

La investigación está dividida en dos artículos, publicados en Science y The Astrophysical Journal, respectivamente. Ha sido financiada principalmente por la NASA a través del Space Telescope Science Institute y la National Science Foundation. El equipo está formado por investigadores del Minnesota Institute for Astrophysics de la Universidad de Minnesota; la Universidad de Carolina del Sur; la Universidad de California, Los Angeles; la Universidad de Stanford; el Swiss Federal Institute of Technology, Lausana; la Universidad de la Sorbona; la Universidad de California, Berkeley; la Universidad de Toronto; Rutgers University; la Universidad de Copenhague; la Universidad de Cambridge; el Kavli Institute for Cosmology; la Universidad Ben-Gurion del Negev; la Universidad del País Vasco; la Universidad de Cantabria; el Consejo Superior de Investigaciones Científicas; los observatorios de la Carnegie Institution for Science; la Universidad de Portsmouth; la Universidad de Durham; la Universidad de California, Santa Barbara; la Universidad de Tokio; el Space Telescope Science Institute; el Leibniz Institute for Astrophysics, Potsdam; la Universidad de Michigan; la Australian National University; la Stony Brook University; la Universidad de Heidelberg y la Universidad de Chiba.