Astronomía

La expansión del universo y cómo las estrellas y las galaxias aún chocan

La expansión del universo y cómo las estrellas y las galaxias aún chocan


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

¿Cómo puede ser que todas las galaxias y estrellas se estén alejando unas de otras y aún así colisionen? Por lo que he investigado como un universo abierto (o muchos universos abiertos), la idea de estrellas y galaxias colisionando me desconcierta.


Sencillo y directo. Los objetos que se alejan unos de otros aún pueden cruzarse. "La expansión es un general dirección, no una ruta de vuelo específica.


Las galaxias y las estrellas no son todos alejándose unos de otros. El espacio entre ellos se está expandiendo, sin embargo, esto no afecta sus trayectorias. Por ejemplo, la Galaxia de Andrómeda se cruzará con la Vía Láctea, después de lo cual nos uniremos como la poco imaginativa "Milkdromeda". A medida que el espacio se expande, crece cada vez más rápido, esto eventualmente conducirá a un "efecto isla", donde el espacio entre las galaxias se expandirá más rápido que la luz, momento en el que todo fuera de nuestra galaxia se oscurecerá para siempre.


La expansión es anulada a pequeña escala por la gravedad. Nuestra galaxia no se está expandiendo y las estrellas están unidas. De hecho, todo un grupo de las galaxias no notan la expansión general.


Ep. 597: La expansión del universo (actualizado)

Ha pasado un tiempo desde que verificamos para asegurarnos de que el Universo todavía se estaba expandiendo. Sí, aparentemente, eso sigue siendo una cosa. Pero en los últimos años, los nuevos y poderosos telescopios y las encuestas expansivas nos han brindado mucho más conocimiento sobre lo que está sucediendo.

Mostrar notas

Transcripción

Fraser: Astronomy Cast, Episodio 597: La expansión del universo revisitada. Bienvenido a Astronomy Cast, su viaje semanal basado en hechos a través del cosmos. Donde lo ayudamos a comprender, no solo lo que sabemos, sino cómo sabemos lo que sabemos. Soy Fraser Cain, editor de Universe Today. Conmigo, como siempre, la Dra. Pamela Gay, científica senior del Planetary Science Institute y directora de CosmoQuest. Hola, Pamela. ¿Como estas?

Dr. Gay: Estoy bien. ¿Cómo estás, Fraser?

Fraser: Está bien. Ha habido un gran brote de COVID aquí en la isla de Vancouver.

Fraser: Está bastante mal. La escuela secundaria de mi hijo tuvo, creo, ocho casos y tuvieron que poner en cuarentena a unas 90 personas.

Fraser: Se metió en un hogar de ancianos aquí en la región, otro par de escuelas. Entonces, es como el peor caso de COVID. Sé que me ha alegrado vivir en una isla lejos de todo, pero aún tenemos que mantener nuestras defensas altas. Claramente, rompió las defensas y ha estado celebrando una fiesta aquí, en mi parte de la isla de Vancouver.

Fraser: Sí. Es una especie de dolor.

Dr. Gay: Parece que esto está dando vueltas. Personalmente, estamos tratando de poner en cuarentena los diferentes segmentos de nuestra casa. A mi marido le dio algo de estómago el fin de semana pasado. No el que fue ayer, sino el que fue una semana antes y terminó en Urgencias y lo hicieron desenmascarar y lo ingresaron en la sala y lo trasladaron entre secciones del hospital desenmascarado. No estaban probando a las personas para detectar COVID antes de ponerlas en la sala. Entonces, con la máxima precaución, lo estamos haciendo, está bien. Este es tu cuadrante de la casa. Este es mi cuadrante de la casa.

Dr. Gay: Y estar enmascarado en todos lados porque, desafortunadamente, tienes que caminar por el pasillo para usar el baño de mi casa.

Fraser: Correcto. Entonces, está considerando dos semanas de precaución. Si.

Fraser: Porque, para los dos, ninguno quiere conseguir esto.

Dr. Gay: No. No. Por supuesto que no.

Dr. Gay: Oh, pero estamos aquí para discutir la ciencia, que es mucho más emocionante. Antes de hacerlo, este es su recordatorio: las pautas más recientes son: mi perro acaba de quitarme los auriculares.

Fraser: Esas no son las pautas más nuevas. No puede oírme porque su perro se quitó los auriculares.

Fraser: No hay forma de que esos auriculares se queden puestos. Ese perro se los va a quitar todo el tiempo.

Dr. Gay: Entonces, tengo un perro de apoyo emocional por accidente. La compré el día que dejé un trabajo y ella aprendió, porque la recogía cada vez que estaba molesta, cómo ser un perro de apoyo emocional y ella se dio cuenta de que estaba molesta por hablar de COVID y simplemente estaba tratando de hacer su trabajo. Pero, lo que iba a decir es que las últimas pautas son: use una máscara N95 o una máscara K95 con una máscara quirúrgica o de tela encima. Entonces, todos ustedes, manténganse a salvo, doble máscara. Eventualmente, vamos a superar esto de alguna manera, pero antes de que lo superemos, vamos a hablar de ciencia porque la ciencia continúa.

Fraser: Sí. Ha pasado un tiempo desde que nos registramos para asegurarnos de que el universo todavía se estaba expandiendo. Si. Aparentemente, eso sigue siendo una cosa. Pero, en los últimos años, los nuevos y poderosos telescopios y las encuestas expansivas nos han brindado mucho más conocimiento sobre lo que está sucediendo, especialmente en los primeros tiempos. Hablaremos de eso en un segundo. Pero, primero, tomemos un descanso.

Y estamos de regreso. Está bien, Pamela. Ahora, por supuesto, hemos hablado de la expansión del universo. La inevitable y continua expansión del universo a las mayores escalas.

Fraser: Sí. La eventual muerte por calor fue el momento en que toda la materia del universo se comprimió increíblemente juntas. Pero, cada parte de este proceso se analiza constantemente y, a medida que lo hace, surgen más preguntas. Deben realizarse nuevos estudios. Se lanzan nuevos experimentos. Suben nuevos instrumentos. Entonces, aunque sabemos, aproximadamente, que el universo se está expandiendo, hay pequeñas piezas de este rompecabezas: cientos, miles de pequeñas piezas del rompecabezas y los científicos han estado haciendo descubrimientos y avances incrementales realmente interesantes en todos los ámbitos. Entonces, hay algunos avances nuevos realmente interesantes de los que querías hablar.

Dr. Gay: Correcto. Entonces, quiero asegurarles a todos. En las escalas más grandes y amplias de comprensión del universo, lo tenemos. Tenemos esto.

Fraser: El universo se está expandiendo.

Dr. Gay: El universo se está expandiendo. Vemos el fondo cósmico de microondas que nos dice que el universo proviene de esta cosa que hemos denominado El Big Bang. Entendemos que ocurrió la cosmo-nucleosíntesis. Obtenemos las proporciones correctas de los elementos que salen del Big Bang. Donde nos encontramos con problemas es cualquier cosa que involucre una comprensión detallada de la estructura o lo que ha sucedido desde que se lanzó ese fondo de microondas cósmico.

Fraser: Mm-hmm. Entonces, hablemos de lo que, de nuevo, a grandes rasgos, sabemos que tienes el universo, el universo era un estado denso y caliente, enfriado hasta el punto que, al principio, era opaco porque hacía mucho calor. Era como el interior de una estrella. Enfriada hasta el punto, aproximadamente la temperatura de una estrella gigante roja, una estrella enana roja, esa luz finalmente podría escapar al universo. ¿Qué vino después?

Dr. Gay: Entonces, en este punto, nuestro universo era un gas neutral, en su mayor parte. Era más o menos de densidad constante, pero las variaciones más leves entre esa densidad más y menos constante, creaban lugares donde la materia oscura y la materia regular, la materia de la que estamos hechos, de la que están hechas nuestras mesas, podrían colapsar gravitacionalmente en un densidad capaz de formar estrellas y galaxias.

Ahora, las escalas de tiempo en las que sucedió es nuestro primer punto de confusión porque el gas realmente caliente, no puede colapsarlo. Materia oscura realmente caliente, que no colapsará simplemente porque las energías de las partículas individuales que rebotan entre sí, a través de interacciones, mantendrán las cosas expandidas contra la gravedad tratando de colapsar las cosas.

Pero, de alguna manera, en una escala de tiempo que todavía estamos averiguando, las cosas se derrumbaron y aquí es donde surge el problema del huevo y la gallina.

Fraser: Correcto. Y solo para poner un punto más fino sobre esto, tenemos esta situación en la Vía Láctea donde tienes nubes de gas, gas frío que queda del Big Bang, pero no se convierte en una estrella porque simplemente está pasando el rato. allí en perfecto equilibrio.

Fraser: Se necesita algún tipo de patada, algún tipo de evento. Gas caliente, olvídalo. No hay forma de convertir eso en una estrella. Entonces, ¿qué pensamos, ahora, fue la forma en que todo esto se puso en su lugar?

Dr. Gay: Entonces, cuando discutimos esto por primera vez hace muchos, muchos años, dije que estábamos tratando de averiguar exactamente cómo aumentaron la escala de las galaxias, qué tan pronto se formaron las galaxias pequeñas, qué tan rápido se fusionaron las galaxias pequeñas en galaxias cada vez más grandes. Luego, construimos los grandes telescopios y comenzamos a mirar hacia atrás en los primeros momentos del universo con el Atacama Large Millimeter Array, con las instalaciones de MeerKAT en Sudáfrica, con todos los radiotelescopios en Australia y descubrimos que en el punto que pensamos que las galaxias más pequeñas habrían comenzado a formarse unos cientos de millones de años, 600 millones de años, después del Big Bang. Ya hay galaxias masivas perfectamente formadas colgando, haciendo su cosa de galaxias masivas. Entonces, acertamos mal las escalas de tiempo.

Dr. Gay: Entonces, parece que la materia oscura juega un papel ligeramente diferente de lo que pensábamos. El pensamiento original había sido que la materia luminosa caería en estos grandes y difusos halos de materia oscura y formaría pequeños y diminutos sistemas porque no había una manera fácil de canalizar suficiente material en estos halos de materia oscura para que pudiera formar galaxias. Bueno, aparentemente, la turbulencia, cuando el material cae y se agita a medida que avanza, es capaz de emitir suficiente energía para que se produzca un colapso turbulento para formar esa galaxia masiva. Bueno. Entonces, hemos descubierto la galaxia masiva. Y lo bueno es que podemos ver los filamentos de enfriamiento de esto en nuevas imágenes que se acaban de publicar en las últimas semanas. Pero, luego viene el problema de, ¿cómo se logra que un agujero negro supermasivo se forme lo suficientemente rápido? Aquí, estamos empezando a pensar en más turbulencias o hay teorías que muestran que podría hacerlo con materia oscura. Durante años…

Fraser: Bien, tengo unas mil preguntas y las responderemos en un segundo.

Fraser: Pero, primero, tomemos un descanso.

Fraser: Y estamos de regreso. Está bien. Bueno. Supermasivo, está bien.

Fraser: Entonces, agujeros negros supermasivos.

Fraser: Que son enormes agujeros negros, millones de veces la masa del Sol en el corazón de cada galaxia. Bla, bla, bla. Lo has escuchado un millón de veces.

Fraser: Y la materia oscura, no sabemos qué es eso.

Fraser: ¿Puede convertirse en un agujero negro? Bueno, probablemente, seguro, porque todo entra en agujeros negros.

Fraser: ¿Cómo es posible que la materia oscura, que ni siquiera sabemos qué es, se convierta en agujeros negros, que ni siquiera sabemos realmente qué son, qué hay dentro de ellos? ¿Cómo funcionaría esto?

Dr. Gay: Bueno, de acuerdo con algunas de las últimas teorías, si se toman, digamos, mil millones de masas solares de partículas de materia oscura que tienen una masa similar a la masa de un neutrino, y estamos empezando a pensar que la materia oscura es probablemente bastante similar a los neutrinos en cualquier configuración en la que se encuentre. Si apila toda la masa, naturalmente colapsará. La gravedad superará cualquier tipo de presión que soporte la materia oscura y permitirá que colapse en ese agujero negro supermasivo en escalas de tiempo que coincidan con las galaxias masivas más jóvenes que estamos viendo.

Fraser: Correcto. Solo quiero tener una tangente, aquí, por un segundo.

Fraser: Es decir, cuando hablamos de materia oscura, hablamos de esta extraña partícula invisible que solo interactúa con la materia regular a través de su masa. No emite ninguna luz y la gente tiene esto, no lo sé. Tienen esta respuesta. Esta respuesta inmediata, instintiva, como, "Eso es imposible. No me gusta. La ciencia está mal ". Pero, mira el neutrino.

Fraser: El neutrino encaja perfectamente con la materia oscura en casi todos los sentidos. Que es esencialmente invisible, en promedio, un neutrino atravesará un año luz de plomo. A eso le llamo no interactuar con la materia regular.

Fraser: En teoría, empaqueta suficientes de ellos juntos: ten suficientes neutrinos y tendrás algo de gravedad. Si está de acuerdo con estar bien con la idea de los neutrinos ...

Dr. Gay:… Que detectamos de forma regular.

Fraser: Los cuales detectamos de forma regular, pero fueron muy difíciles y solo se detectaron recientemente con enormes experimentos y hasta ese momento, eran completamente teóricos. Solo las matemáticas los predijeron. Que si tienes un problema con la materia oscura, pero estás de acuerdo con los neutrinos, es realmente, son casi lo mismo. Es gracioso. Es solo que uno ha sido detectado y el otro no y ...

Dr. Gay: Y uno tiene un nombre que suena como una partícula y el otro suena como si estuviera inventado.

Fraser: Eso suena como una partícula. Si. Entonces, ¿ese es el problema?

Fraser: ¿Que simplemente, que la materia oscura no tiene un nombre realmente genial?

Dr. Gay: Sí. Estoy dispuesto a aceptar eso. Suena como un programa de ciencia ficción. De hecho, el nombre era para un programa de ciencia ficción.

Fraser: Lo sé. Sé. Entonces esta bien. Siento que finalmente lo estoy, acabo de desarrollar una nueva forma de hablar sobre esto. Entonces, supongo, el punto es que sabemos que la materia oscura no interactúa con la materia regular y tampoco interactúa consigo misma.

Fraser: Entonces, la única forma en que podría hacer que esto suceda es si estuviera en la misma región al mismo tiempo con suficiente densidad para crear un agujero negro.

Dr. Gay: Eso es exactamente lo que es. Cada vez que se junta suficiente masa como para que la atracción gravitacional hacia el centro pueda superar cualquier forma de presión que esté soportando el material, colapsará, potencialmente, en un agujero negro. En este caso, lo hace en las escalas de tiempo correctas, en las cantidades correctas de masa, y tiene sentido. La idea es que la materia oscura, que es la mayor parte del universo, pudo caer en un halo lo suficientemente denso como para colapsar en un agujero negro más rápido de lo que toda esa materia luminosa que viene de mucho más lejos pudo colapsar. .

Fraser: Correcto. Y sería rechazado por el calor.

Fraser: Correcto. Muy interesante.

Dr. Gay: Todo se reduce a la densidad de las cosas en todo el universo.

Fraser: Correcto. ¿Qué más tienes para nosotros?

Dr. Gay: Entonces, también hemos estado tratando de resolver los detalles de cómo se toma un universo hecho de gas neutro, que es bastante opaco, no se puede mirar a través de él y se convierte en este transparente. universo que nos permite mirar miles de millones y miles de millones de años a través del espacio y el tiempo para ver todo esto sucediendo? Intentamos culpar a los quásares, intentamos culpar a la formación de estrellas, pero necesitábamos datos para hacerlo. Lo sorprendente es que finalmente estamos comenzando a ser capaces de construir los telescopios, que funcionan desde la superficie de nuestro planeta, para resolver esto. Se suponía que esto lo haría el JWST, que se ha negado a lanzar durante los últimos 11 años.

Fraser: octubre. 31 de octubre . Va a suceder. Estamos a solo nueve meses ahora. Ni siquiera. Siete meses de distancia. Siete y medio.

Dr. Gay: ¿Y cuánto tiempo llevará estar completamente encargado y funcionando?

Dr. Gay: Tomará más tiempo llegar de la superficie de la Tierra a su órbita.

Fraser: Está bien. Está bien. Multa.

Dr. Gay: Entonces, se suponía que toda esta ciencia realmente genial se haría con el Telescopio Espacial James Webb y somos un grupo impaciente, los astrónomos. Cuando te niegas a terminar de construir nuestro telescopio espacial, aparentemente empezamos a buscar otras formas. No tengo. No tengo ninguna responsabilidad por esto.

Gente mucho mejor en ingeniería que yo ha descubierto cómo construir telescopios terrestres que funcionen en ondas de radio, ondas submilimétricas y, a medida que surcan estas longitudes de onda de luz más largas, miran hacia el comienzo del universo y ' Estamos empezando a poder medir la formación de estrellas masivas. Están comenzando a ser capaces de ver cómo era literalmente, esas primeras estrellas encendidas que hicieron que nuestro universo fuera transparente, pero lo que también fue realmente genial es que terminas con burbujas de material que son expulsadas por las primeras supernovas. Entonces, es este doble golpe de material el que se expulsa, así como la iluminación de las estrellas.

Fraser: Está bien. Hablaremos de eso un poco más en un segundo, pero primero, es hora de otro descanso.

Y estamos de regreso. Entonces, me encanta esta idea de que los astrónomos encuentren una manera. Que incluso si el telescopio del que dependen para observar las edades oscuras del universo toma, no sé, una década más de lo esperado, que se les ocurra una técnica completamente nueva que utiliza la Tierra, bastante económica. radiotelescopios. Solo una gran variedad de ellos sentados en el desierto de Sudáfrica para ver esta vez. Entonces, ¿cuál es la técnica que están usando?

Dr. Gay: Es interferometría. Es una forma de tomar la luz de varios osciloscopios pequeños diferentes y combinarlos para crear una capacidad de visualización de las cosas de mucha más alta resolución. La cantidad de detalles que puede ver en cualquier cosa está determinada por su tamaño de borde a borde, pero no tiene que estar completo de borde a borde. Por lo tanto, puede tomar un espejo y convertirlo en un panal y su capacidad para detectar detalles será exactamente la misma que cuando era una pieza sólida de vidrio. Pesará mucho menos y ocupará mucho menos espacio. Con los telescopios ópticos, generalmente no hacemos eso, pero con la radio, dispersaremos los telescopios por todo un continente. A veces por todas partes ...

Fraser: A veces un planeta.

Dr. Gay: Sí. Exactamente. No desea cubrir tanto terreno con equipos de radio. Entonces, para obtener estas imágenes de muy alta resolución, están combinando telescopios distribuidos en millas y kilómetros, y kilómetros y millas. Cada telescopio puede captar una cierta cantidad de luz y, debido a que hay suficiente, también pueden detectar señales muy débiles. Entonces, tiene la cantidad de área de recolección que les da tenue, el tamaño de borde a borde brinda una resolución asombrosa. Ponlo todo junto, encuentra un túnel que esté casi vacío entre aquí y algún objeto distante y, finalmente, podrás ver ese objeto distante.

Fraser: Quiero hablar un poco sobre la técnica que están usando. ¿Van tras la línea de los 22 centímetros específicamente? O…

Dr. Gay: No. Entonces, lo que realmente están haciendo es buscar algunas de las líneas de ionización que provienen de la formación de estrellas. Entonces, comenzamos a ver la línea de hidrógeno de 21 centímetros que es la longitud de onda de la luz que vemos que proviene del gas hidrógeno y las nubes grandes y difusas. No estamos interesados ​​en esas nubes en el universo temprano. Sabemos que esos están ahí. Estamos interesados ​​en descubrir qué los ioniza y hace que podamos ver a través de todo. Aquí es donde realmente comienza a importar la forma en que la luz proviene de las estrellas brillantes.

Cuando miramos la luz de las estrellas, podemos dividirla en un arco iris. Veremos puntos oscuros en ese arco iris, que es donde la luz es absorbida por la atmósfera de la estrella, pero también veremos líneas brillantes, ya sea de gas cercano que se está ionizando o, en algunos casos, casos, en realidad, de algunas de las estrellas que tienen líneas de ionización. Son esas líneas brillantes, esas líneas de emisión las que estamos buscando porque, bueno, en primer lugar, son más brillantes. Entonces, son más fáciles de ver a este tipo de distancias, pero también significan específicamente que este tipo de formación estelar está sucediendo.

Dr. Gay: Esto es lo que ilumina el universo. Ven a mirarme.

Fraser: Correcto. Bueno. Entonces, esa es la técnica, ¿en qué han podido encontrar? ¿Cuáles son los nuevos descubrimientos que han podido hacer en este período?

Dr. Gay: Bueno, lo que estamos encontrando es: hay una estructura compleja alrededor de estas galaxias sobre cómo el gas se vuelve transparente. Tenemos estrellas en explosión que son capaces de sacudir el gas y crear burbujas, esencialmente soplando burbujas. Entonces, esa es una forma de obtener un área de menor densidad que es mucho más fácil de ionizar. Esto también puede hacer saltar burbujas que limpian los pasajes de las galaxias. Esencialmente rutas de escape. Luego, también estamos viendo que la formación de estrellas, en sí misma, es tan caliente y tan brillante que puede empujar el material a su alrededor.

Ahora, con el tiempo, también vamos a hacer que los núcleos de las galaxias vayan donde un disco de material alrededor de los agujeros negros supermasivos, también se pondrá muy caliente y brillante. También borra la región a su alrededor. Entonces, tenemos todos estos mecanismos diferentes uniéndose.

Este es uno de esos casos asombrosos de ambos y. Todas estas cosas diferentes siguen sucediendo y la locura es que, cuando lees los periódicos, muchas veces, parece que “Y hemos demostrado que el universo fue reionizado por la formación de estrellas. Y hemos demostrado que el universo está reionizado por galaxias activas ”. Son todas estas cosas. El universo se niega a tomar límites. No tiene fronteras. Va a hacer cosas increíbles a su manera.

Fraser: Correcto. Es nuestro trabajo descubrirlo. ¿Cuáles son algunos experimentos u observatorios interesantes que están surgiendo en el futuro cercano que continuarán impulsando nuestro conocimiento de esta época temprana?

Dr. Gay: Bueno, muchos de estos radiotelescopios son pioneros para el eventual Square Kilometer Array, que se divide en dos continentes con algunos de sus platos en algunas longitudes de onda. Platos es un poco exagerado para el Square Kilometer Array. Se parece más a trozos puntiagudos en el desierto.

Algunos de los detectores se instalarán en Sudáfrica y en otras naciones del sur de África, otros se instalarán en Australia. Estos dos conjuntos de matrices van a funcionar en longitudes de onda ligeramente diferentes y van a tener un área de recolección masiva y una resolución masiva, y están trabajando en estas longitudes de onda extremadamente largas que, con estos objetos que están muy desplazados al rojo, nos dará la capacidad de ver más atrás de lo que actualmente podemos ver la mayor parte del tiempo.

Fraser: Sí. Creo que, con el tiempo, haremos decenas de programas sobre los descubrimientos realizados sobre la matriz de kilómetros cuadrados. Va a ser increíble. Está bien. ¿Tenías algunos nombres para nosotros esta semana?

Dr. Gay: Sí. Entonces, como siempre, estamos aquí gracias a las generosas contribuciones de personas como tú. Rich, Ally, Nancy, toda la gente detrás de escena. Beth Johnson. Todo lo que hacen se debe a sus contribuciones. Esta semana, me gustaría, específicamente, agradecer al nuevo patrocinador pagado con un año de anticipación Kevin Lyle, Dave, Nate Detwiler, Phillip Walker, Elad Avron, Matt Rucker, Joshua Adams, Dave Lackey, Gregory Singleton, Paul D Disney, Karthik Venkatraman, Cooper, Lew Zealand, Sarah Turnbull, Chris Scherhaufer, Gfour184, Matt Newbold, Father Prax, Steven Shewalter, Dean McDaniel y planetar. Entonces, muchas gracias a todos por todo lo que han hecho para que sigamos adelante.


La expansión del universo y cómo las estrellas y las galaxias aún chocan - Astronomía

Estaba en la página de APOD, y la imagen de hoy es de dos galaxias chocando.

Mi pregunta es ¿cómo chocan las galaxias? Si las cosas comenzaran en el Big Bang, alejándose de todo lo demás, ¿qué haría que una masa del tamaño de una galaxia cambiara de dirección y se moviera hacia otra galaxia?

Es interesante que hagas una pregunta sobre esa imagen. Fue tomada con la Cámara Infrarroja de Campo Amplio (WIRC) en el Observatorio Palomar. Esa cámara fue construida por astrónomos aquí en Cornell y un buen amigo mío participó en las observaciones en las que se tomó esa fotografía.

De todos modos, es bastante natural que las galaxias choquen a pesar de que el universo se está expandiendo, aunque puedo ver por qué puede confundirse al respecto. Lo que sucede es que hay una batalla entre las fuerzas de la gravedad entre las dos galaxias (que está tratando de unirlas) y la expansión del universo (que está tratando de separarlas). Con galaxias que comienzan bastante juntas, casi siempre es la gravedad la que gana, por lo que al final las galaxias chocarán. Lo más probable es que esto suceda con la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda (nuestro vecino grande más cercano) en unos pocos miles de millones de años.

Gracias Karen por tu tiempo, un rápido seguimiento si lo deseas. Cuando las galaxias chocan es el final de ellas o se entremezclan para formar una gran galaxia.

Se cree que cuando dos grandes espirales chocan, el resultado final es una elíptica, y que las interacciones con las galaxias pequeñas son en realidad las que forman los patrones espirales en las grandes galaxias espirales. Se está convirtiendo en la idea de que la morfología de una galaxia cambia mucho durante su vida a medida que interactúa con otras galaxias. Tenga en cuenta que en las colisiones galácticas las estrellas no chocan.

Esta página se actualizó por última vez el 27 de junio de 2015

Sobre el Autor

Maestros Karen

Karen fue una estudiante de posgrado en Cornell de 2000 a 2005. Continuó trabajando como investigadora en estudios de desplazamiento al rojo de galaxias en la Universidad de Harvard, y ahora está en la facultad de la Universidad de Portsmouth en su país de origen, el Reino Unido. Su investigación últimamente se ha centrado en utilizar la morfología de las galaxias para dar pistas sobre su formación y evolución. Ella es la Científica del Proyecto para el proyecto Galaxy Zoo.


Nueva medición de la constante de Hubble - Tasa de expansión del universo - a partir de observaciones combinadas de estrellas de neutrones

Colisión de dos estrellas de neutrones que muestran las emisiones de ondas electromagnéticas y gravitacionales durante el proceso de fusión. La interpretación combinada de múltiples mensajeros permite a los astrofísicos comprender la composición interna de las estrellas de neutrones y revelar las propiedades de la materia en las condiciones más extremas del universo. Crédito: Tim Dietrich

La combinación de señales de múltiples observaciones de estrellas de neutrones ha permitido a los investigadores comprender mejor las propiedades de la materia ultradensa y restringir la constante de Hubble, que describe la rapidez con la que se expande el Universo, según un nuevo estudio.

Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas y tienen mayores densidades que un núcleo atómico. Sin embargo, se sabe poco sobre las propiedades de la materia en tales condiciones, que no se pueden alcanzar en los laboratorios terrestres. Para estudiar la materia en estos extremos, los investigadores recurren a las colisiones cósmicas: fusiones binarias de estrellas de neutrones.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, liberan tanto radiación electromagnética como ondas gravitacionales. Las observaciones de estas señales distintas del mismo evento, conocido como astronomía de múltiples mensajeros, se pueden utilizar para estudiar el estado del material de estrellas de neutrones inmensamente denso y la tasa de expansión del Universo.

Tim Dietrich y sus colegas desarrollaron un marco analítico que combinaba mensajeros de dos fusiones de estrellas de neutrones: el evento de ondas gravitacionales GW170817 y las señales electromagnéticas que lo acompañan, y el evento de ondas gravitacionales únicamente GW1904215.

Combinando estos eventos con mediciones electromagnéticas independientes de estrellas de neutrones aisladas y cálculos de la teoría de la física nuclear, Dietrich et al. restringió la ecuación de estado de la estrella de neutrones, que relaciona la masa y el radio de cada estrella de neutrones. El enfoque también proporciona una medida de la constante de Hubble y encuentran un valor que es más consistente con las mediciones anteriores del fondo cósmico de microondas.


¿Resolverá esto el misterio de la expansión del universo?

Crédito: CC0 Public Domain

El universo fue creado por una explosión gigante, el Big Bang, hace 13.800 millones de años, y luego comenzó a expandirse. La expansión está en curso: todavía se extiende en todas direcciones como un globo que se infla.

Los físicos están de acuerdo en esto, pero algo anda mal. Medir la tasa de expansión del universo de diferentes maneras conduce a diferentes resultados.

Entonces, ¿hay algún problema con los métodos de medición? ¿O está sucediendo algo en el universo que los físicos aún no han descubierto y, por lo tanto, no han tenido en cuenta?

Bien podría ser lo último, según varios físicos, incluido Martin S. Sloth, profesor de cosmología en la Universidad del Sur de Dinamarca (SDU).

En un nuevo artículo científico, él y su colega de SDU, el postdoctorado Florian Niedermannn, proponen la existencia de un nuevo tipo de energía oscura en el universo. Si lo incluye en los diversos cálculos de la expansión del universo, los resultados serán más parecidos.

"Un nuevo tipo de energía oscura puede resolver el problema de los cálculos contradictorios", dice Martin S. Sloth.

Medidas contradictorias

Cuando los físicos calculan la tasa de expansión del universo, basan el cálculo en la suposición de que el universo está formado por energía oscura, materia oscura y materia ordinaria. Hasta hace poco, todos los tipos de observaciones encajaban con tal modelo de la composición de materia y energía del universo, pero ya no es así.

Los resultados contradictorios surgen cuando se observan los datos más recientes de las mediciones de supernovas y la radiación cósmica de fondo de microondas; los dos métodos simplemente conducen a resultados diferentes para la tasa de expansión.

"En nuestro modelo, encontramos que si hubiera un nuevo tipo de energía extra oscura en el universo temprano, explicaría tanto la radiación de fondo como las mediciones de supernova simultáneamente y sin contradicción", dice Sloth.

De una fase a otra

"Creemos que en el universo temprano, la energía oscura existía en una fase diferente. Se puede comparar con cuando el agua se enfría y experimenta una transición de fase a hielo con una densidad más baja", explica y continúa:

"De la misma manera, la energía oscura en nuestro modelo experimenta una transición a una nueva fase con una densidad de energía más baja, cambiando así el efecto de la energía oscura en la expansión del universo".

Según los cálculos de Sloth y Niedermann, los resultados se suman si imagina que la energía oscura se sometió a una transición de fase provocada por la expansión del universo.

Un proceso muy violento

"Es una transición de fase en la que aparecen repentinamente muchas burbujas de la nueva fase, y cuando estas burbujas se expanden y chocan, la transición de fase se completa. A escala cósmica, es un proceso mecánico cuántico muy violento", explica Sloth.

Hoy conocemos aprox. 20% de la materia de la que está hecho el universo. Es la materia de la que estamos hechos tú y yo, los planetas y las galaxias. El universo también se compone de materia oscura, que nadie sabe qué es.

Además, hay energía oscura en el universo, es la energía que hace que el universo se expanda, y constituye aprox. 70% de la densidad energética del universo.


¿Afecta la expansión del universo a las constelaciones?

Teniendo en cuenta la expansión del Universo, ¿ha cambiado la distancia de las estrellas como las del cinturón de Orión en una magnitud notable a simple vista a lo largo de nuestras vidas? ¿O el hecho de que estén en nuestra galaxia los mantiene siempre a la misma distancia?

Alnitak, Alnilam y Mintaka son las estrellas azuladas brillantes de este a oeste (de izquierda a derecha) a lo largo. [+] la diagonal en esta hermosa vista cósmica. También conocido como el Cinturón de Orión, estas tres estrellas supergigantes azules son más calientes y mucho más masivas que el Sol. Se encuentran a unos 1.000 años luz de distancia. Crédito de la imagen: usuario de wikimedia Astrowicht, CC BY-SA 3.0

Nada en el universo está completamente quieto, pero nuestro Universo se comporta mucho más como su segunda opción que como la primera.

Tienes toda la razón en que las cosas dentro de la galaxia no se están expandiendo junto con el Universo en general, y esto se debe a que todo dentro de la galaxia está unido gravitacionalmente a la galaxia en su conjunto y no se extrae tan fácilmente. At the moment, the force which pushes the Universe to accelerate its expansion (the infamously poorly named Dark Energy) is weaker than the attractive force of gravity, which pulls objects together. This is fortunate for us, because it means our galaxy is not being sheared apart by the expansion of the Universe.

The relative strength of gravity in our Universe ensures that anything that’s gravitationally tied to another object is not doing any drifting away from its companion due to the expansion of the Universe. This holds for any set of objects which are ruled by gravity -- the stars within a galaxy to the galaxy, or two stars to each other, or two galaxies to each other.

Now, this is not to say that these objects aren’t moving relative to each other -- just that this motion is not driven by the Universe’s expansion. It’s driven entirely by gravity. All the stars in our galaxy are following their own orbits around the center of our galaxy, and these orbits are not always perfect circles, so any two stars may find themselves at slightly different distances if you watch long enough.

This image, the first to be released publicly from VISTA, the world’s largest survey telescope, . [+] shows the spectacular star-forming region known as the Flame Nebula, or NGC 2024, in the constellation of Orion (the Hunter) and its surroundings. In views of this evocative object in visible light the core of the nebula is completely hidden behind obscuring dust, but in this VISTA view, taken in infrared light, the cluster of very young stars at the object’s heart is revealed. The wide-field VISTA view also includes the glow of the reflection nebula NGC 2023, just below centre, and the ghostly outline of the Horsehead Nebula (Barnard 33) towards the lower right. The bright bluish star towards the right is one of the three bright stars forming the Belt of Orion. The image was created from VISTA images taken through J, H and Ks filters in the near-infrared part of the spectrum. The image shows about half the area of the full VISTA field and is about 40 x 50 arcminutes in extent. The total exposure time was 14 minutes. Image credit: ESO/J. Emerson/VISTA. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

The stars in Orion’s belt are no exception. They come with the wonderful names of Alnilam, Alnitak and Mintaka, and sit relatively close to us within our galaxy. For some scale, our Sun is about 30,000 light years from the center of our galaxy. These three stars, by contrast, are 1,340 light years, 817 light years, and 916 light years distant, respectively. And these stars están moving, relative to us Alnilam is moving directly away from us at about 25.9 kilometers every second (it’s also moving sideways, but it’s the traveling away from us part which might be able to make the star fainter). This translates to 58,000 mph, which in astronomical terms is very, muy slow. The other two stars are moving even slower -- around 18.5 kilometers per second (

Considering that a light year is about 5.8 trillion miles (that’s a five, and then 12 zeros), you’re going to have to watch these stars for a really long time for them to make it even a single light year more distant from us. By my calculation, Alnilam, our fastest-moving star, will need about 11,450 years to travel the 5.8 trillion miles in a light year. That star is already sitting at 1,340 light years from us, so an additional light year changes the distance to that star by less than a tenth of a percent -- our eyes won’t notice this change, even if we had the 11 thousand years to wait.


El universo

The universe is a vast expanse of space which contains all of the matter and energy in existence. The universe contains all of the galaxies, stars, and planets. The exact size of the universe is unknown. Scientists believe the universe is still expanding outward. They believe this outward expansion is the result of a violent, powerful explosion that occurred about 13.7 billion years ago. This explosion is known as the Big Bang. By looking at an object's electromagnetic spectrum, scientists can determine if an object is moving away from Earth or towards Earth. When distant objects, such as quasars, are viewed from Earth, their spectrum is shifted towards red. Whenever there is a shift in a spectrum, it is called a Doppler Shift. If the shift is toward red, the light given off by the object is in longer wavelengths. When an object moves away from Earth, the light that it is giving off is seen in longer wavelengths. When an object moves toward Earth, the light that it is giving off is seen in shorter wavelengths. This causes a shift in the object's spectrum towards violet. The amount of shift in an object's spectrum is determined by how fast the object is moving. All of the distant galaxies have tremendous red shifts. Based on these data, scientists believe the universe is still expanding outward.


THE CONQUEST OF SPACE

The translation given here needs some explanatory comment:

a) The word 'if' expresses in English a condition that is dependent upon a possibility and either an achievable or an unachievable hypothesis. Arabic is a language which is able to introduce a nuance into the condition which is much more explicit. There is one word to express the possibility (ida), another for the achievable hypothesis (in) and a third for the unachievable hypothesis expressed by the word (lau). The verse in question has it as an achievable hypothesis expressed by the word (in). The Qur'an therefore suggests the material possibility of a concrete realization. This subtle linguistic distinction formally rules out the purely mystic interpretation that some people have (quite wrongly) put on this verse.

b) God is addressing the spirits (jinn) and human beings (ins), and not essentially allegorical figures.

c) 'To penetrate' is the translation of the verb nafada followed by the preposition min. According to Kazimirski's dictionary, the phrase means 'to pass right through and come out on the other side of a body' (e.g. an arrow that comes out on the other side). It therefore suggests a deep penetration and emergence at the other end into the regions in question.

d) The Power (sultan) these men will have to achieve this enterprise would seem to come from the All- Mighty.' There can be no doubt that this verse indicates the possibility men will one day achieve what we today call (perhaps rather improperly) 'the conquest of space'. One must note that the text of the Qur'an predicts not only penetration through the regions of the Heavens, but also the Earth, i.e. the exploration of its depths. 2) The other two verses are taken from sura 15, (verses 14 and 15). God is speaking of the unbelievers in Makka, as the context of this passage in the sura shows:

"Even if We opened unto them a gate to Heaven and they were to continue ascending therein, they would say: our sight is confused as in drunkenness. Nay, we are people bewitched."

The above expresses astonishment at a remarkable spectacle, different from anything man could imagine. The conditional sentence is introduced here by the word lau which expresses a hypothesis that could never be realized as far as it concerned the people mentioned in these verses.

When talking of the conquest of space therefore, we have two passages in the text of the Qur'an: one of them refers to what will one day become a reality thanks to the powers of intelligence and ingenuity God will give to man, and the other describes an event that the unbelievers in Makkah will never witness, hence its character of a condition never to be realized. The event will however be seen by others, as intimated in the first verse quoted above. It describes the human reactions to the unexpected spectacle that travelers in space will see: their confused sight, as in drunkenness, the feeling of being bewitched.

This is exactly how astronauts have experienced this remarkable adventure since the first human space flight around the world in 1961. It is known in actual fact how once one is above the Earth's atmosphere, the Heavens no longer have the azure appearance we see from Earth, which results from phenomena of absorption of the Sun's light into the layers of the atmosphere. The human observer in space above the Earth's atmosphere sees a black sky and the Earth seems to be surrounded by a halo of bluish color due to the same phenomena of absorption of light by the Earth's atmosphere. The Moon has no atmosphere, however, and therefore appears in its true colors against the black background of the sky. It is a completely new spectacle therefore that presents itself to men in space, and the photographs of this spectacle are well known to present-day man.

Here again, it is difficult not to be impressed, when comparing the text of the Qur'an to the data of modern science, by statements that simply cannot be ascribed to the thought of a man who lived more than fourteen centuries ago.


The Universe’s Greatest Expansion

Anyone with even a modest command of astronomy knows that the universe is expanding. But it never expanded so much as it did a century ago.

It all began with a small, public event held on April 26, 1920 in Washington, D.C., sponsored by the National Academy of Sciences. Today, it’s known as The Great Debate.

Picture our knowledge of the cosmos at that time. If you were taking an astronomy course, you wouldn’t have confronted exam questions about galaxies, because the only galaxy we knew was the eponymous Milky Way. It was the entire universe, the whole cosmic caboodle. You wouldn’t have been asked to write an essay on the Big Bang either. At the time, most folks would have thought that two-word term was a reference to a heavy WW I artillery piece.

But three years later, everything changed. In the space of a thousand days, our concept of the cosmos was revamped to a degree not seen since the time of Copernicus.

The impetus for this astronomical revolution may seem unimpressive it was an argument about some fuzzy smudges seen on deep sky photos. The blotches had a clam-shell shape, but what were they? Clumps of gas peppering the Milky Way? Embryonic planetary systems? Or were they other Milky Ways – other galaxies or, in the terminology of the time, other universes?

The answer hinged on a better knowledge of two quantities: (1) The size of the Milky Way, and (2) the distance to one or more of these smudges. Obviously, if the fuzzy blotches were at a distance less than the diameter of the Milky Way, one could safely say they were part of it.

Opinions differed on both of these numbers. Since controversy is always good at filling an auditorium, the National Academy of Sciences scheduled a debate (which was, in fact, simply two back-to-back lectures) pitting the Lick Observatory’s Heber Curtis against the Mt. Wilson astronomer Harlow Shapley. It was northern vs southern California.

Points of view

The contention of Shapley was that astronomers had massively underestimated the size of the Milky Way – and that it was ten times greater in diameter than the accepted value at the time (30,000 light-years.) Believing that the smudges could surely not be farther than 300,000 light-years away, Shapley argued that they were part and parcel of the Milky Way.

Curtis on the other hand thought that the fuzzy clam shells were in fact other “island universes” – galaxies far beyond the familiar tracts of our own.

You might wonder why this was such a puzzle. You probably have little difficulty recognizing a galaxy when you see it. But harken back to those days of yesteryear when telescopes were small and when astronomical photography was still relatively unsophisticated. Any astronomical plate would have been crowded with stars, and the occasional smudges would have been mostly tiny. It couldn’t have been easy to believe that all those stars were a thousand times closer than the smudges.

The key, of course, was to know the distances. But measuring the remoteness of objects that are more than a few hundred light-years distant isn’t easy. The simple geometric schemes pioneered two millennia ago by some clever Greeks don’t work once you try them on objects beyond our local stellar neighborhood. You’d need to measure angles with impossible precision. Instead, some other scheme for gauging distance was required. So Curtis and Shapley offered up their favorites, such as the angular size of the smudges, to provide clues to how far away they were.

On the evening of April 26, the two astronomers spent a little over an hour disputing the scale of the universe. But there was no declared “winner.” The best telescopic observations were not adequate to decide about the smudges.

Enter the decider

However, new data soon appeared. In October, 1923 Edwin Hubble used the recently completed 100-inch Hooker Telescope on Mt. Wilson to make some high-resolution photos of the Andromeda nebula, a large smudge in the winter sky. In a truly eureka moment, he found some conspicuous variable stars in it, ones that periodically dim and brighten.


That was the key. Henrietta Levitt, one of the few women working in astronomy at the time, had studied these types of stars, and shown that the cadence of the variations was directly tied to the stars’ intrinsic brightness. Hubble soon pegged the distance to the nebula at 860,000 light-years. His number was somewhat less than the truth, but was still far beyond the limits of the Milky Way advocated by Shapley or anyone else.

Hubble’s work was revolutionary. Andromeda was another galaxy, another “universe.” And so were all the other clam-shell smudges. The visible universe extended a hundred thousand times farther than the most distant pickets of the Milky Way. And the space between them was expanding, a swelling that began 13 billion years ago with the Big Bang.

It all seems obvious now, and only astronomy aficionados are likely to throw virtual parties to commemorate the 100thanniversary of The Great Debate. But there’s a possibility that you could live to see another dramatic enlargement of the cosmos. You may have heard the suggestion that our universe is but one of many, and that the Big Bang was not unique. There might be enormous numbers of parallel universes that we can’t see, but that nonetheless exist.

The press release for The Great Debate was titled “How many universes are there?” That seemingly quaint question is clearly relevant again. If we learn that parallel universes are a demonstrable fact and not just an intriguing idea, then we will once again be witness to a great expansion of our cosmic horizons. Prepare to be humbled.


How fast is the universe expanding? Galaxies provide one answer.

NGC 1453, a giant elliptical galaxy in the constellation Eridanus, was one of 63 galaxies used to calculate the expansion rate of the local universe. Last year, the MASSIVE survey team determined that the galaxy is located 166 million light years from Earth and has a black hole at its center with a mass nearly 3 billion times that of the sun. Credit: the Carnegie-Irvine Galaxy Survey

Determining how rapidly the universe is expanding is key to understanding our cosmic fate, but with more precise data has come a conundrum: Estimates based on measurements within our local universe don't agree with extrapolations from the era shortly after the Big Bang 13.8 billion years ago.

A new estimate of the local expansion rate—the Hubble constant, or H0 (H-naught)—reinforces that discrepancy.

Using a relatively new and potentially more precise technique for measuring cosmic distances, which employs the average stellar brightness within giant elliptical galaxies as a rung on the distance ladder, astronomers calculate a rate—73.3 kilometers per second per megaparsec, give or take 2.5 km/sec/Mpc—that lies in the middle of three other good estimates, including the gold standard estimate from Type Ia supernovae. This means that for every megaparsec—3.3 million light years, or 3 billion trillion kilometers—from Earth, the universe is expanding an extra 73.3 ±2.5 kilometers per second. The average from the three other techniques is 73.5 ±1.4 km/sec/Mpc.

Perplexingly, estimates of the local expansion rate based on measured fluctuations in the cosmic microwave background and, independently, fluctuations in the density of normal matter in the early universe (baryon acoustic oscillations), give a very different answer: 67.4 ±0.5 km/sec/Mpc.

Astronomers are understandably concerned about this mismatch, because the expansion rate is a critical parameter in understanding the physics and evolution of the universe and is key to understanding dark energy—which accelerates the rate of expansion of the universe and thus causes the Hubble constant to change more rapidly than expected with increasing distance from Earth. Dark energy comprises about two-thirds of the mass and energy in the universe, but is still a mystery.

For the new estimate, astronomers measured fluctuations in the surface brightness of 63 giant elliptical galaxies to determine the distance and plotted distance against velocity for each to obtain H0. The surface brightness fluctuation (SBF) technique is independent of other techniques and has the potential to provide more precise distance estimates than other methods within about 100 Mpc of Earth, or 330 million light years. The 63 galaxies in the sample are at distances ranging from 15 to 99 Mpc, looking back in time a mere fraction of the age of the universe.

"For measuring distances to galaxies out to 100 megaparsecs, this is a fantastic method," said cosmologist Chung-Pei Ma, the Judy Chandler Webb Professor in the Physical Sciences at the University of California, Berkeley, and professor of astronomy and physics. "This is the first paper that assembles a large, homogeneous set of data, on 63 galaxies, for the goal of studying H-naught using the SBF method."

Ma leads the MASSIVE survey of local galaxies, which provided data for 43 of the galaxies—two-thirds of those employed in the new analysis.

The data on these 63 galaxies was assembled and analyzed by John Blakeslee, an astronomer with the National Science Foundation's NOIRLab. He is first author of a paper now accepted for publication in El diario astrofísico that he co-authored with colleague Joseph Jensen of Utah Valley University in Orem. Blakeslee, who heads the science staff that support NSF's optical and infrared observatories, is a pioneer in using SBF to measure distances to galaxies, and Jensen was one of the first to apply the method at infrared wavelengths. The two worked closely with Ma on the analysis.

"The whole story of astronomy is, in a sense, the effort to understand the absolute scale of the universe, which then tells us about the physics," Blakeslee said, harkening back to James Cook's voyage to Tahiti in 1769 to measure a transit of Venus so that scientists could calculate the true size of the solar system. "The SBF method is more broadly applicable to the general population of evolved galaxies in the local universe, and certainly if we get enough galaxies with the James Webb Space Telescope, this method has the potential to give the best local measurement of the Hubble constant."

The James Webb Space Telescope, 100 times more powerful than the Hubble Space Telescope, is scheduled for launch in October.

Giant elliptical galaxies

The Hubble constant has been a bone of contention for decades, ever since Edwin Hubble first measured the local expansion rate and came up with an answer seven times too big, implying that the universe was actually younger than its oldest stars. The problem, then and now, lies in pinning down the location of objects in space that give few clues about how far away they are.

Astronomers over the years have laddered up to greater distances, starting with calculating the distance to objects close enough that they seem to move slightly, because of parallax, as the Earth orbits the sun. Variable stars called Cepheids get you farther, because their brightness is linked to their period of variability, and Type Ia supernovae get you even farther, because they are extremely powerful explosions that, at their peak, shine as bright as a whole galaxy. For both Cepheids and Type Ia supernovae, it's possible to figure out the absolute brightness from the way they change over time, and then the distance can be calculated from their apparent brightness as seen from Earth.

The best current estimate of H0 comes from distances determined by Type Ia supernova explosions in distant galaxies, though newer methods—time delays caused by gravitational lensing of distant quasars and the brightness of water masers orbiting black holes—all give around the same number.

The technique using surface brightness fluctuations is one of the newest and relies on the fact that giant elliptical galaxies are old and have a consistent population of old stars—mostly red giant stars—that can be modeled to give an average infrared brightness across their surface. The researchers obtained high-resolution infrared images of each galaxy with the Wide Field Camera 3 on the Hubble Space Telescope and determined how much each pixel in the image differed from the "average"—the smoother the fluctuations over the entire image, the farther the galaxy, once corrections are made for blemishes like bright star-forming regions, which the authors exclude from the analysis.

Neither Blakeslee nor Ma was surprised that the expansion rate came out close to that of the other local measurements. But they are equally confounded by the glaring conflict with estimates from the early universe—a conflict that many astronomers say means that our current cosmological theories are wrong, or at least incomplete.

The extrapolations from the early universe are based on the simplest cosmological theory—called lambda cold dark matter, or ΛCDM—which employs just a few parameters to describe the evolution of the universe. Does the new estimate drive a stake into the heart of ΛCDM?

"I think it pushes that stake in a bit more," Blakeslee said. "But it (ΛCDM) is still alive. Some people think, regarding all these local measurements, (that) the observers are wrong. But it is getting harder and harder to make that claim—it would require there to be systematic errors in the same direction for several different methods: supernovae, SBF, gravitational lensing, water masers. So, as we get more independent measurements, that stake goes a little deeper."

Ma wonders whether the uncertainties astronomers ascribe to their measurements, which reflect both systematic errors and statistical errors, are too optimistic, and that perhaps the two ranges of estimates can still be reconciled.

"The jury is out," she said. "I think it really is in the error bars. But assuming everyone's error bars are not underestimated, the tension is getting uncomfortable."

In fact, one of the giants of the field, astronomer Wendy Freedman, recently published a study pegging the Hubble constant at 69.8 ±1.9 km/sec/Mpc, roiling the waters even further. The latest result from Adam Riess, an astronomer who shared the 2011 Nobel Prize in Physics for discovering dark energy, reports 73.2 ±1.3 km/sec/Mpc. Riess was a Miller Postdoctoral Fellow at UC Berkeley when he performed this research, and he shared the prize with UC Berkeley and Berkeley Lab physicist Saul Perlmutter.

The new value of H0 is a byproduct of two other surveys of nearby galaxies—in particular, Ma's MASSIVE survey, which uses space and ground-based telescopes to exhaustively study the 100 most massive galaxies within about 100 Mpc of Earth. A major goal is to weigh the supermassive black holes at the centers of each one.

To do that, precise distances are needed, and the SBF method is the best to date, she said. The MASSIVE survey team used this method last year to determine the distance to a giant elliptical galaxy, NGC 1453, in the southern sky constellation of Eridanus. Combining that distance, 166 million light years, with extensive spectroscopic data from the Gemini and McDonald telescopes—which allowed Ma's graduate students Chris Liepold and Matthew Quenneville to measure the velocities of the stars near the center of the galaxy—they concluded that NGC 1453 has a central black hole with a mass nearly 3 billion times that of the sun.

To determine H0, Blakeslee calculated SBF distances to 43 of the galaxies in the MASSIVE survey, based on 45 to 90 minutes of HST observing time for each galaxy. The other 20 came from another survey that employed HST to image large galaxies, specifically ones in which Type Ia supernovae have been detected.

Most of the 63 galaxies are between 8 and 12 billion years old, which means that they contain a large population of old red stars, which are key to the SBF method and can also be used to improve the precision of distance calculations. In the paper, Blakeslee employed both Cepheid variable stars and a technique that uses the brightest red giant stars in a galaxy—referred to as the tip of the red giant branch, or TRGB technique—to ladder up to galaxies at large distances. They produced consistent results. The TRGB technique takes account of the fact that the brightest red giants in galaxies have about the same absolute brightness.

"The goal is to make this SBF method completely independent of the Cepheid-calibrated Type Ia supernova method by using the James Webb Space Telescope to get a red giant branch calibration for SBFs," he said.

"The James Webb telescope has the potential to really decrease the error bars for SBF," Ma added. But for now, the two discordant measures of the Hubble constant will have to learn to live with one another.

"I was not setting out to measure H0 it was a great product of our survey," she said. "But I am a cosmologist and am watching this with great interest."


Ver el vídeo: Expansión del Universo. El Universo se está Expandiendo? (Febrero 2023).