{"id":513405,"date":"2024-05-27T11:04:27","date_gmt":"2024-05-27T14:04:27","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=513405"},"modified":"2024-05-27T11:04:27","modified_gmt":"2024-05-27T14:04:27","slug":"los-datos-del-james-webb-desafian-a-la-cosmologia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/los-datos-del-james-webb-desafian-a-la-cosmologia\/","title":{"rendered":"Los datos del James Webb desaf\u00edan a la cosmolog\u00eda"},"content":{"rendered":"

Los avances t\u00e9cnicos en la capacidad de observaci\u00f3n de la naturaleza suelen proporcionar pistas iniciales sobre escenarios hasta entonces insospechados y generar datos m\u00e1s precisos de fen\u00f3menos conocidos. Dos estudios recientes basados en informaciones e im\u00e1genes producidas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el artefacto m\u00e1s costoso y potente lanzado al espacio por los seres humanos para estudiar el Universo, ponen de relieve nuevos hallazgos en ese sentido que no encajan del todo con la teor\u00eda m\u00e1s aceptada al respecto de la formaci\u00f3n y evoluci\u00f3n del cosmos.<\/p>\n

Uno de ellos se refiere al inesperado descubrimiento de galaxias maduras en los lejanos albores del universo, un tipo de estructuras que, en principio, deber\u00edan haber surgido m\u00e1s adelante. El otro acent\u00faa un disenso que ya lleva d\u00e9cadas acerca de la velocidad de expansi\u00f3n del Universo, un par\u00e1metro clave para entender la din\u00e1mica celeste de las estrellas, galaxias, agujeros negros, sistemas planetarios y todo lo dem\u00e1s existente en el espacio. Junto con el descubrimiento de estrellas antiguas, este \u00edndice es otro componente importante para inferir la propia edad del cosmos, actualmente estimada en 13.800 millones de a\u00f1os.<\/p>\n

Los datos que han causado cierto revuelo e incomodidad empezaron a aparecer a principios de este a\u00f1o. Un art\u00edculo publicado en la revista Nature<\/em> en febrero informaba del probable hallazgo de seis galaxias completamente formadas cuando el universo a\u00fan estaba en su infancia y solamente ten\u00eda un 5 % de su tiempo de vida actual. En un per\u00edodo entre 500 y 700 millones de a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang, la explosi\u00f3n primordial que habr\u00eda dado origen al cosmos, estas galaxias ya exhib\u00edan un tama\u00f1o casi igual al de la V\u00eda L\u00e1ctea.<\/p>\n

\u201cEstos objetos son mucho m\u00e1s masivos de lo que se pensaba\u201d, dijo en un comunicado a la prensa el astrof\u00edsico Joel Leja, de la Universidad Estadual de Pensilvania (EE. UU.), autor principal del estudio. \u201cEn ese per\u00edodo tan solo esper\u00e1bamos toparnos con galaxias beb\u00e9s, peque\u00f1as y j\u00f3venes, pero hemos descubierto galaxias tan maduras como la nuestra en los tiempos que se estimaba eran la alborada del universo.<\/p>\n

A diferencia de las magn\u00edficas im\u00e1genes de otros cuerpos celestes captadas por el James Webb, que exhib\u00edan una extraordinaria abundancia de detalles est\u00e9ticos, los registros de estas galaxias primordiales no son m\u00e1s que puntos borrosos coloreados en una tonalidad rojiza para lograr cierto destaque. A simple vista decepcionan, pero para los investigadores no es tan as\u00ed. Nunca se hab\u00edan observado galaxias tan desarrolladas, que parecen discordar con su tiempo y espacio habituales, en la infancia del universo.<\/p>\n

\u201cNo se trata de una discrepancia banal. Este hallazgo es como encontrar a los padres y a sus hijos en el mismo momento de un cuento en el que los abuelos a\u00fan son ni\u00f1os\u201d, escribieron, en un art\u00edculo de opini\u00f3n publicado en septiembre en el peri\u00f3dico estadounidense The New York Times<\/em>, el f\u00edsico te\u00f3rico brasile\u00f1o Marcelo Gleiser, del Dartmouth College, y el astrof\u00edsico Adam Frank, de la Universidad de Rochester (EE. UU., en ambos casos). En el comentario, los dos cient\u00edficos, que no participan de los estudios iniciales con los datos del James Webb, afirman que la nueva informaci\u00f3n proporcionada por el supertelescopio, sumada a otros asuntos pendientes, podr\u00eda conducir a una revisi\u00f3n de la cosmolog\u00eda.<\/p>\n<\/div>

\n \n \n \n <\/picture>Alexandre Affonso \/ Revista Pesquisa FAPESP<\/span><\/div>
\n

\u201cEl James Webb est\u00e1 comenzando su per\u00edodo de observaciones y a\u00fan se lo est\u00e1 calibrando. Tenemos que aguardar algunos meses para poder obtener datos m\u00e1s consolidados\u201d, dice el astrof\u00edsico Thiago Signorini Gon\u00e7alves, del Observatorio de Valongo de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (OV-UFRJ), quien estudia la formaci\u00f3n y la evoluci\u00f3n de las galaxias. \u201cPero la existencia de estas galaxias formadas poco despu\u00e9s del Big Bang ha sido una sorpresa\u201d.<\/p>\n

El nuevo telescopio fue lanzado al espacio en diciembre de 2021 y sus primeras im\u00e1genes comenzaron a divulgarse en julio del a\u00f1o pasado (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 318<\/em><\/a>). Se lo considera una especie de sucesor del telescopio Hubble, que todav\u00eda se encuentra en servicio. Su espejo principal tiene 6,5 metros de di\u00e1metro y la superficie colectora de luz es seis veces mayor que la del Hubble.<\/p>\n

Ha sido dise\u00f1ado para observar preferentemente lo que los cient\u00edficos llaman edad oscura del universo, 300 millones de a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang. En aquella \u00e9poca, el cosmos era poco m\u00e1s que una densa nube de hidr\u00f3geno. Poco a poco, la materia empez\u00f3 a aglutinarse y aparecieron las primeras estrellas y galaxias. Esta etapa del universo puede observarse en detalle en el espectro de la radiaci\u00f3n infrarroja. Como el cosmos se expande, cuanto m\u00e1s veloz sea el desplazamiento de una galaxia, m\u00e1s se aleja de la Tierra. En estas condiciones, el efecto Doppler reduce la frecuencia de la luz que emite del campo visible al infrarrojo. Es por ello que el James Webb opera esencialmente en el infrarrojo.<\/p>\n

Si ya no es f\u00e1cil explicar la existencia del sexteto de galaxias desarrolladas precozmente en los primordios del universo, m\u00e1s dif\u00edcil a\u00fan es conciliar una divergencia de casi un 9 % entre los dos valores actuales, obtenidos mediante dos m\u00e9todos distintos, para la tasa de expansi\u00f3n del universo. Este par\u00e1metro se denomina constante de Hubble, en referencia al astr\u00f3nomo que la formul\u00f3, el estadounidense Edwin Powell Hubble (1889-1953), cuyo nombre tambi\u00e9n se utiliz\u00f3 para bautizar al telescopio hom\u00f3nimo.<\/p>\n

Se esperaba que el James Webb, con su enorme capacidad de observaci\u00f3n, pusiera fin a esa discrepancia, apodada tensi\u00f3n de Hubble. Pero hasta ahora eso no ha ocurrido. \u201cEs un asunto realmente importante\u201d, opina el f\u00edsico te\u00f3rico Gustavo Burdman, del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP). \u201cSi no puede resolverse, quiz\u00e1 sea menester un replanteo de la f\u00edsica actual, alterando el modelo cosmol\u00f3gico\u201d.<\/p>\n

Una forma de calcular la velocidad de expansi\u00f3n del Universo es a partir del an\u00e1lisis de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo. Este par\u00e1metro es un remanente de las ondas electromagn\u00e9ticas emanadas por las primeras estrellas que se formaron unos 380.000 a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang, en cuanto el cosmos empez\u00f3 a enfriarse. Al medir las propiedades de esta radiaci\u00f3n, una especie de f\u00f3sil del universo incipiente, puede calcularse la constante de Hubble.<\/p>\n

\"\"

ESA \/PLANCK<\/span>Mapa de las fluctuaciones de temperatura de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo emitida 380.000 a\u00f1os despu\u00e9s del Big BangESA \/PLANCK<\/span><\/p><\/div>\n

El sat\u00e9lite Planck, de la Agencia Espacial Europea (ESA), midi\u00f3 con gran precisi\u00f3n la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo en 2013 y lleg\u00f3 a un valor para la constante de Hubble de 67\/68 kil\u00f3metros por segundo por mill\u00f3n de p\u00e1rsec (km\/s\/megap\u00e1rsec). Un p\u00e1rsec corresponde a 3,26 a\u00f1os luz.<\/p>\n

El otro m\u00e9todo utilizado para determinar la velocidad de expansi\u00f3n del universo se basa en el registro de la variaci\u00f3n de la distancia entre las estrellas a lo largo del tiempo. Para este fin, usualmente se observa a las estrellas denominadas cefeidas, un tipo de supernovas gigantes cuyo brillo var\u00eda conforme a cierta periodicidad, una caracter\u00edstica que las hace \u00fatiles para calcular distancias. Mediante esta t\u00e9cnica, se estableci\u00f3 que la velocidad actual de expansi\u00f3n del universo es de 73\/74 km\/s\/megap\u00e1rsec. Los datos recabados por el telescopio Hubble fueron importantes para arribar a esta cifra.<\/p>\n

En octubre de este a\u00f1o, un grupo encabezado por el astrof\u00edsico Adam Riess, de la Universidad Johns Hopkins, public\u00f3 un art\u00edculo en la revista Astrophysical Journal Letters<\/em> con un nuevo c\u00e1lculo de la constante de Hubble, en este caso, con base en el an\u00e1lisis de 320 cefeidas de dos galaxias, NGC 4258 y NGC 5584, observadas por el James Webb. El resultado ratific\u00f3, con mayor nivel de precisi\u00f3n, que la constante de Hubble, cuando se calcula partiendo de este enfoque, es de 73\/74 km\/s\/megap\u00e1rsec.<\/p>\n

Seg\u00fan Riess, las mediciones anteriores del telescopio Hubble eran acertadas, pese a que los datos no eran tan pulcros. El investigador fue uno de los ganadores del Premio Nobel de F\u00edsica de 2011 por los estudios con cefeidas que proporcionaron evidencias de que el cosmos se expande a un ritmo vertiginoso. \u201cLo que a\u00fan no explican estos nuevos datos es por qu\u00e9 el universo se expande tan r\u00e1pidamente\u201d, dijo, en el material de divulgaci\u00f3n del estudio.<\/p>\n

Esto no significa que la velocidad de expansi\u00f3n del universo calculada mediante el m\u00e9todo que utiliza la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo sea err\u00f3nea. \u201cLa medici\u00f3n de la constante de Hubble ha alcanzado un alto nivel de precisi\u00f3n, con un margen de error de alrededor del 1 %. No obstante, las dos maneras independientes de calcularla presentan una disparidad significativa, de aproximadamente 5 desviaciones est\u00e1ndar\u201d, explica el f\u00edsico Rog\u00e9rio Rosenfeld, del Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica de la Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp). \u201cEsto puede estar indicando una necesidad de cambiar el modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar\u201d. En la actualidad, este modelo sugiere que el cosmos est\u00e1 constituido por un 5\u00a0% de materia normal (visible), un 26 % de materia oscura y un 69 % de energ\u00eda oscura. La naturaleza de estos dos \u00faltimos componentes se desconoce.<\/p>\n

Es posible que la persistencia de la tensi\u00f3n de Hubble sea un indicador de que est\u00e1 faltando alg\u00fan ingrediente fundamental en la composici\u00f3n del universo. En un art\u00edculo publicado en octubre de este a\u00f1o en la revista cient\u00edfica Physical Review D<\/em>, Rosenfeld y un colaborador barajaron la idea de introducir en el modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar un nuevo tipo de componente. Ser\u00eda la energ\u00eda oscura inicial, solamente presente en el universo primigenio.<\/p>\n

Su inclusi\u00f3n podr\u00eda dar como resultado una correcci\u00f3n del valor de la tasa de expansi\u00f3n del universo calculada a partir de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo hasta una cifra compatible con la obtenida a trav\u00e9s del an\u00e1lisis del desplazamiento de las cefeidas. Esta es una posibilidad. Es probable que surjan otras a medida que el James Webb y otros instrumentos de observaci\u00f3n modernos proporcionen datos cada vez m\u00e1s precisos sobre diferentes objetos, \u00e9pocas y fen\u00f3menos c\u00f3smicos.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\n<\/strong>ICTP \u2013 Instituto sudamericano de f\u00edsica fundamental. Un centro regional para la f\u00edsica te\u00f3rica (n\u00ba 21\/14335-0<\/a>); Modalidad <\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Nathan Jacob Berkovits (Unesp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 13.036.127,20.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>LABB\u00c9. I.\u00a0et al<\/em>.\u00a0A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang.<\/a>\u00a0Nature<\/strong>. 22 feb. 2023.
\nRIESS, A.G.\u00a0et al<\/em>.\u00a0Crowded No More: The Accuracy of the Hubble Constant Tested with High Resolution Observations of Cepheids by JWST<\/a>.\u00a0The Astrophysical Journal Letters<\/strong>. 16 oct. 2023.
\nSOUZA, D. H.\u2009F. y ROSENFELD. R.\u00a0Can neutrino-assisted early dark energy models ameliorate the H<\/a>0<\/sub><\/a>\u00a0tension in a natural way?<\/a>\u00a0Physical Review D<\/strong>. 10 oct. 2023.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las observaciones del telescopio hacen recrudecer el debate sobre la formaci\u00f3n de las galaxias y la velocidad de expansi\u00f3n del Universo","protected":false},"author":13,"featured_media":513411,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274,304],"coauthors":[101],"class_list":["post-513405","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/513405","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=513405"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/513405\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":516678,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/513405\/revisions\/516678"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/513411"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=513405"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=513405"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=513405"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=513405"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}