Artículo publicado el 3 de octubre de 2012 en JPL
Un grupo de astrónomos, usando el telescopio espacial Spitzer de la NASA, ha anunciado la medida más precisa hasta el momento de la constante de Hubble, o la velocidad con la que se expande el universo.
La constante de Hubble toma su nombre del astrónomo Edwin P. Hubble, que asombró al mundo en la década de 1920 confirmando que nuestro universo se expande desde que comenzó su existencia hace 13 700 millones de años. A finales de la década de 1990, los astrónomos descubrieron que la expansión se aceleraba, o que iba más rápida con el paso del tiempo. Determinar la tasa de expansión es clave para comprender la edad y tamaño del universo.
Al contrario que el telescopio espacial Hubble de la NASA, que ve el cosmos en luz visible, Spitzer aprovechó la luz infrarroja de longitud de onda larga para realizar su nueva medida. Mejora en un factor de 3 un estudio original similar a partir de datos del telescopio Hubble y reduce la incertidumbre a un 3 por ciento, un salto enorme en precisión para las medidas cosmológicas. El valor recientemente refinado para la constante de Hubble es de 74,3 más o menos 2,1 kilómetros por segundo por megapársec. Un megapársec es aproximadamente 3 millones de años luz.
Astronomers using NASA’s Spitzer Space Telescope have greatly improved the cosmic distance ladder used to measure the expansion rate of the universe, as well as its size and age. The cosmic distance ladder, symbolically shown here in this artist’s concept, is a series of stars and other objects within galaxies that have known distances. Image credit: NASA/JPL-Caltech
“Spitzer de nuevo está haciendo ciencia más allá de lo que estaba diseñado para hacer”, dice el científico del proyecto Michael Werner del Laboratorio de Propulsión a chorro de la NASA en Pasadena, California. Werner ha trabajado en la misión desde sus fases de concepto iniciales hace más de 30 años. “Primero, Spitzer nos sorprendió con su capacidad pionera para estudiar las atmósferas exoplanetarias”, dice Werner, “y ahora, en los últimos años de la misión, se ha convertido en una valiosa herramienta cosmológica”.
This graph illustrates the Cepheid period-luminosity relationship, which scientists use to calculate the size, age and expansion rate of the universe. The data shown are from NASA’s Spitzer Space Telescope, which has made the most precise measurements yet of the universe’s expansion rate by recalculating the distance to pulsating stars called Cepheids.
Cepheids are essential tools in cosmological-distance calculations thanks to what astronomers call their period-luminosity relationship. The timing, or period, of a Cepheid’s pulses correlates with its inherit brightness, or luminosity, as shown on this graph. A longer pulse rate corresponds to a more luminous star. Once astronomers know how luminous a Cepheid is, they can compare that value to how bright it appears on the sky: the farther the object, the dimmer it will appear. By using a series of Cepheids and even farther objects of a different type, astronomers can determine the size of our universe.
Spitzer observed 10 Cepheids in the Milky Way (yellow dots) and 80 in one of our nearest satellite galaxies, the Large Magellanic Cloud (circled dots). At the infrared wavelengths used by the cameras operating on Spitzer, the dimming effects of dust on visible light are virtually non-existent. Moreover the scatter in the points about the period-luminosity relation is so small that single stars can be used to determine distances many times more precisely than from the ground and in the optical part of the spectrum. These two advantages alone have allowed researchers to use the Spitzer observations of Cepheids to securely recalibrate the size, age and expansion rate of the universe.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/Carnegie
Además, los hallazgos se combinaron con datos publicados por WMAP para obtener una medida independiente de la energía oscura, uno de los mayores misterios del cosmos. Se cree que la energía oscura está ganando la batalla a la gravedad, estirando el tejido del universo. La investigación basada en esta aceleración otorgó en 2011 en premio Nobel de Física a los científicos implicados.
“Este es un enorme misterio”, dice la autora principal del nuevo estudio, Wendy Freedman de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia en Pasadena. “Es apasionante que seamos capaces de usar a Spitzer para abordar estos problemas básicos de la cosmología: la tasa precisa a la que se expande el universo actualmente, así como la medida de la cantidad de energía oscura en el universo desde otro ángulo”. Freedman lideró el innovador estudio del telescopio espacial Hubble que antes había medido la constante de Hubble.
Glenn Wahlgren, científico del programa Spitzer en la sede de la NASA en Washington, dijo que la visión infrarroja, que ve a través del polvo para proporcionan una mejor observación de las estrellas variables llamadas cefeidas, permitió a Spitzer mejorar las anteriores medidas de la constante de Hubble.
“Estas estrellas pulsantes son escalones vitales en lo que los astrónomos llaman la escalera de cósmica de distancia: un conjunto de objetos a distancias conocidas que, cuando se combinan con las velocidades a las que los objetos se alejan de nosotros, revelan la velocidad de expansión del universo”, dice Wahlgren.
Las cefeidas son cruciales para los cálculos debido a que su distancia a la Tierra puede medirse fácilmente. En 1908, Henrietta Leavitt descubrió que estas estrellas pulsan a una velocidad relacionada con su brillo intrínseco.
Para ver la importancia de esto, imagina a alguien alejándose de tu mientras lleva una vela. Cuanto más lejos esté la vela, más tenue parecerá. Su brillo aparente revelaría la distancia real. El mismo principio es el que se aplica a las cefeidas, candelas estándar de nuestro cosmos. Midiendo su brillo en el cielo, y comparándolo con su brillo conocido como si estuviesen en primer plano, los astrónomos pueden calcular su distancia a la Tierra.
Spitzer observó 10 cefeidas en nuestra galaxia de la Vía Láctea y 80 en una cercana galaxia vecina conocida como la Gran Nube de Magallanes. Sin el polvo cósmico bloqueando su visión, el equipo de investigación de Spitzer pudo obtener medidas más precisas del brillo aparente de la estrella, y de este modo, de sus distancias. Estos datos abrieron el camino para una nueva y mejor estimación de la tasa de expansión de nuestro universo.
“Hace apenas una década, usar las palabras ‘precisión’ y ‘cosmología’ en la misma frase era algo imposible, y el tamaño y edad del universo apenas se conocía en un factor de dos”, dice Freedman. “Ahora estamos hablando de precisiones de unos pocos puntos porcentuales. Es extraordinario”.
Fecha Original: 3 de octubre de 2012 Enlace Original
The study appears in the Astrophysical Journal. Freedman’s co-authors are Barry Madore, Victoria Scowcroft, Chris Burns, Andy Monson, S. Eric Person and Mark Seibert of the Observatories of the Carnegie Institution and Jane Rigby of NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
For more information on last year’s supernovae study, visit: http://hubblesite.org/news/2011/08 .
For more information about WMAP, visit: http://map.gsfc.nasa.gov/ .
JPL manages the Spitzer Space Telescope mission for NASA’s Science Mission Directorate, Washington. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at the California Institute of Technology in Pasadena. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech. Caltech manages JPL for NASA. For more information about Spitzer, visit: http://spitzer.caltech.edu and http://www.nasa.gov/spitzer .
