La tensión en la constante de Hubble

[Alriga]

Re: La tensión en la constante de Hubble

... a) El valor obtenido a partir del analisis del fondo de microondas daría la constante de Hubble, hace 14000 millones de años, calculado a partir de un volumen muy grande del espacio, y se actualiza al valor de la constante de Hubble que habría ahora usando el modelo lambda-CDM. Esto da 68 en las unidades adecuadas.

b) El valor obtendido a partir de las cefeidas, (74 en unidades adecuadas) o a partir de gigantes rojas (69), es una medida directa de la constante de Hubble actual, en la vecindad de la via lactea ...

Podemos añadir H0LiCOW a partir de lentes gravitacionales cercanas que da 73. Dark Energy Survey (DES) mediante Supernovae Ia (universo cercano) y Oscilaciones Acústicas de Bariones (BAO) da un valor de 68 ...

... 1) Por errores sistemáticos en las medidas experimentales actuales, especialmente de b), que se resolverían con más medidas (Euclid, Rosita).

2) Por inhomogeneidades en la zona de la via láctea el universo cercano en las que se mide b), que pudieran dar lugar a diferencias del 10% con respecto a un valor promedio a gran escala, que sí coincidiría con a)

3) Por una incompletitud del modelo Lambda-CDM actual, que pudiera hacer que la evolución de la constante de Hubble desde el desacoplo de la radiación de fondo hasta ahora diera realmente un valor que fuera un 10% más grande que el que se deduce actualmente ...

Aunque no me mojo, mi apuesta bajo coacción sería (1), a lo que creo que (2) ayuda.

... Una pregunta: Hay alguien que haya estimado el efecto de (2), es decir, el grado de inhomogeneidad del valor de la constante de Hubble, según el punto del espacio en el que se mire?

Hay algunos estudios, (no he profundizado), como el que se conoce como "hipótesis KBC" del "supervacío cósmico", (en ese post encontrarás un par de papers), aunque Riess, (él, quien sinó) no está de acuerdo: The Local Perspective on the Hubble Tension: Local Structure Does Not Impact Measurement of the Hubble Constant

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: La tensión en la constante de Hubble

Hay algunos estudios, (no he profundizado), como el que se conoce como "hipótesis KBC" del "supervacío cósmico", (en ese post encontrarás un par de papers), aunque Riess, (él, quien sinó) no está de acuerdo: The Local Perspective on the Hubble Tension: Local Structure Does Not Impact Measurement of the Hubble Constant

A este respecto, en el artículo de Freedman y Madore se indica:

El asunto de si estamos o no en una zona infradensa del universo ha sido abordado recientemente por Wu y Huterer (2017); Hoscheit y Barger (2018) y D’Arcy Kenworthy et al. (2019) (y sus referencias internas). Estos estudios concluyen, en acuerdo con estudios anteriores, que un efecto de este tipo es demasiado pequeño para explicar la magnitud de la tensión observada.

Saludos

[Alriga]

Re: La tensión en la constante de Hubble

... El asunto de si estamos o no en una zona infradensa del universo ha sido abordado recientemente por ... Hoscheit y Barger (2018) ... Estos estudios concluyen, en acuerdo con estudios anteriores, que un efecto de este tipo es demasiado pequeño para explicar la magnitud de la tensión observada ...

Entiendo que el artículo de Hoscheit y Barger (2018) es el mismo que yo enlacé en el post#3 titulado The KBC Void: Consistency with Supernovae Type Ia and the Kinematic SZ Effect in a ΛLTB Model Ahí dice en el abstract que:

Encontramos que cuando la existencia de KBC LLV se tiene en cuenta completamente, esta tensión se reduce de $3.4\sigma$ a $2.75\sigma$

lo cual que estaría de acuerdo con lo que he dicho de que:

... Aunque no me mojo, mi apuesta bajo coacción sería (1) [Por errores sistemáticos en las medidas experimentales actuales, especialmente de b), que se resolverían con más medidas (Euclid, Rosita)] a lo que creo que (2) [Por inhomogeneidades en la zona del universo cercano en las que se mide] ayuda ...

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: La tensión en la constante de Hubble

Decía Alriga con respecto al artículo de Freedman y Madore:

Esta vez un día y pico más tarde que La web de Física

Hoy, Francis reseña el artículo de H0liCOW XIII ¡cinco días después que la Web de Física!

[Alriga]

Re: La tensión en la constante de Hubble

... Hay algunos estudios, (no he profundizado), como el que se conoce como "hipótesis KBC" del "supervacío cósmico" ...

Hoy se acaba de publicar en The Astrophysical Journal el artículo Cosmicflows-3: Cosmography of the Local Void, del que se puede consultar el pre-print en Arxiv (Tully, Pomarede et. al.). No habla explícitamente de la tensión en la constante de Hubble, describe el "vacío" que rodea al Grupo Local, que según ellos se está expandiendo, resumo la introducción del artículo:

... El lugar promedio en el universo está en un vacío. El Vacío Local (Tully & Fisher 1987) subtende el 40% del cielo y comienza a 1 Mpc de distancia, en el borde del Grupo Local. A lo largo de los eones, la materia se evacua de los vacíos y se acumula en hojas adyacentes, filamentos y nudos, los componentes de la Red Cósmica.

La mayor parte de la materia que compone nuestra galaxia y la de nuestros vecinos debe haber salido del Vacío Local, por lo que nuestra relación con esa estructura es fundamental para intentar entender los detalles del vecindario local.

Cada vez hay mejor información sobre la cinemática de las galaxias cercanas a partir de mediciones de distancia usando la técnica Tip of the Red Giant Branch (TRGB) que demuestra de manera concluyente los movimientos de las galaxias, que se alejan del Vacío Local.

Los estudios de la región cercana proporcionan una oportunidad única: sólo cerca hay velocidades peculiares lo suficientemente reducidas para ser comparables a las velocidades de expansión cósmica, en la medida en que estos movimientos se pueden separar limpiamente en casos individuales. Por lo tanto, se observan movimientos consistentes con la expansión del Vacío Local ...

Información adicional en un artículo resumen de la Universidad de Hawaii: Astronomers map vast void in our cosmic neighborhood en donde se lee:

Durante 30 años, los astrónomos han estado tratando de identificar por qué los movimientos de la Vía Láctea, de nuestro vecino grande más cercano la galaxia de Andrómeda, y sus vecinos más pequeños se desvían de la expansión general del Universo en más de 600 km/s. El nuevo estudio muestra que aproximadamente la mitad de este movimiento se genera "localmente" a partir de la combinación de una atracción del masivo cercano Cúmulo de Virgo y nuestra participación en la expansión del Vacío Local a medida que se vuelve más vacío.

Saludos.

[Jaime Rudas]

Se acaba de publicar un nuevo estudio sobre la medición de la constante de Hubble (Ho) donde combinan datos de la oscilación acústica de bariones (BAO) y de la nucleosíntesis del Big Bang (BBN) y les da un resultado de 68,3 km/s/Mpc que resulta compatible con las mediciones de Planck y a 3.2σ de la escalera de distancias (SH0ES). Lo destacable de de este resultado es que son mediciones independientes de los datos del fondo cósmico de microondas, aunque dependientes del modelo ΛCDM.

[carroza]

Información adicional en un artículo resumen de la Universidad de Hawaii: Astronomers map vast void in our cosmic neighborhood en donde se lee:

Durante 30 años, los astrónomos han estado tratando de identificar por qué los movimientos de la Vía Láctea, de nuestro vecino grande más cercano la galaxia de Andrómeda, y sus vecinos más pequeños se desvían de la expansión general del Universo en más de 600 km/s. El nuevo estudio muestra que aproximadamente la mitad de este movimiento se genera "localmente" a partir de la combinación de una atracción del masivo cercano Cúmulo de Virgo y nuestra participación en la expansión del Vacío Local a medida que se vuelve más vacío.

Saludos.

Muy interesante el video. Inquietante la imagen en la que se ven todas las galaxias cercanas moviendose hacia el cúmolo de virgo, y abandonando el "vacío" de andrómeda.

[Alriga]

Se acaba de publicar un nuevo estudio sobre la medición de la constante de Hubble (Ho) donde combinan datos de la oscilación acústica de bariones (BAO) y de la nucleosíntesis del Big Bang (BBN) y les da un resultado de 68,3 km/s/Mpc que resulta compatible con las mediciones de Planck y a 3.2σ de la escalera de distancias (SH0ES). Lo destacable de de este resultado es que son mediciones independientes de los datos del fondo cósmico de microondas, aunque dependientes del modelo ΛCDM.

El Dark Energy Survey (DES) usando también BAO+BBN obtuvo en Noviembre de 2017 el valor de 67.2 (km/s)/Mpc como explicábamos en el post #11 de este mismo hilo en relación al paper Dark Energy Survey Year 1 Results: A Precise H0 Measurement from DES Y1, BAO, and D/H Data

Es interesante que dos equipos diferentes, DES y los alemanes del "Institute for Theoretical Particle Physics and Cosmology" que enlaza Jaime Rudas, con el mismo método hayan llegado a resultados similares.

Saludos.

[Jaime Rudas]

Hace unos quince años mi interés por la cosmología se expandió en forma exponencial al leer el artículo de Tamara Davis y Charles Lineweaver Confusión expandida: errores de concepto comunes sobre horizontes cosmológicos y sobre la expansión superlumínica del universo y la tesis doctoral de Davis Aspectos fundamentales de la expansión del universo y de los horizontes cósmicos, tesis dirigida por Lineweaver. Por lo anterior, le tengo un gran aprecio a Tamara Davis y recomiendo la lectura de estos dos trabajos a quien quiera enterarse de cómo funciona el universo.

Pues bien, hoy Davis, junto con Samuel Hinton, Cullan Howlett y Josh Calcino nos presenta su trabajo ¿Pueden los errores en el corrimiento al rojo sesgar las mediciones de la constante de Hubble? donde muestran que, aunque es poco probable que estos errores sean la causa principal de la tensión, sí pueden contribuir a ella en forma significativa. No he leído el artículo, pero, ojeándolo, noto que trae una descripción de los diferentes tipos de distancias que se miden en cosmología, lo que es fuente de confusión en artículos de divulgación.

Por otra parte, el resumen pinta bien:

Los desplazamientos al rojo han sido tan fáciles de medir durante tanto tiempo que tendemos a descuidar el hecho de que también tienen incertidumbres y son susceptibles a errores sistemáticos. A medida que nos esforzamos por medir los parámetros cosmológicos con errores menores al 1%, vale la pena revisar la precisión de nuestras mediciones de desplazamiento al rojo. Sorprendentemente, pequeños errores sistemáticos de desplazamiento al rojo, tan bajos como 10^-4, pueden tener un impacto significativo en los parámetros cosmológicos que inferimos, como lo es Ho. Aquí investigamos una lista extensa (pero no exhaustiva) de formas en que la estimación del desplazamiento al rojo puede tener desviaciones sistemáticas. Revisamos errores teóricos comunes, como sumar desplazamientos al rojo, en lugar de multiplicar por (1 + z); usar v = cz o usar solo el desplazamiento al rojo cosmológico en las estimaciones de la luminosidad y de las distancias por diámetro angular. Consideramos posibles errores de observación, como la precisión de la longitud de onda en reposo, la conversión de aire a vacío en altitud y la calibración de la longitud de onda del espectrógrafo. Finalmente, exploramos los efectos físicos, tales como correcciones por velocidad propia, velocidades internas de galaxias, desplazamientos al rojo gravitacional y ultracorrección dentro del flujo masivo [bulk flow]. Llegamos a la conclusión de que sería bastante fácil que pequeños errores sistemáticos de desplazamiento al rojo se hayan infiltrado en nuestros datos y estén afectando nuestros resultados cosmológicos. Si bien es poco probable que estos errores sean lo suficientemente grandes como para resolver la actual tensión en Ho, esto sigue siendo posible y la precisión del desplazamiento al rojo puede convertirse en un factor limitante en experimentos futuros. Con los enormes esfuerzos que se realizan para calibrar el eje vertical de nuestras gráficas (candelas estándar, reglas, relojes y sirenas), argumentamos que ahora vale la pena prestar un poco más de atención al eje horizontal (desplazamiento al rojo).

Saludos.

[Jaime Rudas]

Gracias a esta entrada de Francis me entero del taller "Tensiones entre el Universo temprano y el tardío" donde participaron varios de los autores a los que en este hilo hemos citado, como Wendy Freedman, Tamara Davis o Adam Riess. En el enlace se pueden ver todas las presentaciones.

[Jaime Rudas]

Las colaboraciones LIGO y VIRGO acaban de publicar un estudio sobre la medición por ondas gravitacionales de la constante de Hubble (Ho) con un resultado de $68^{+14}_{-7}$ km/s/Mpc que, aunque con un margen de error muy superior a las mediciones de Planck y la escalera de distancias, representa una mejora del 7% con respecto a mediciones anteriores por ondas gravitacionales.

[Alriga]

Hoy La Mula Francis reseña el articulo de Nature del que nosotros hablamos hace un mes y medio aquí

El enlace al post de Francis es Nueva estimación de la constante de Hubble usando ondas gravitacionales

Saludos.

[Alriga]

... me entero del taller "Tensiones entre el Universo temprano y el tardío" donde participaron varios de los autores a los que en este hilo hemos citado, como Wendy Freedman, Tamara Davis o Adam Riess. En el enlace se pueden ver todas las presentaciones.

No había visto que "En el enlace se pueden ver todas las presentaciones", cuando lo leí someramente creí que solo era el horario, el título y el autor de cada una de las conferencias. Muy interesante Jaime:

Kavli Institute for Theoretical Physics KITP Conference: Tensions between the Early and the Late Universe (Jul 15-17, 2019)

Saludos.

[Jaime Rudas]

Se acaba de publicar un estudio sobre la medición de la constante de Hubble mediante la escalera de distancias y cuyo resultado (Ho = 69±2 km/s/Mpc) es compatible con el de la Colaboración Planck.

Recordemos que uno de los primeros escalones de la escalera de distancias es la determinación de los parámetros de la Ley de Leavitt a través de la medición del paralaje de las cefeidas cercanas. Según entendí, en el artículo explican que la medición del paralaje de las cefeidas (y, en general, de las estrellas variables) se ve muy afectada por lo que llaman el efecto cromático de la función de dispersión de punto; por lo que proponen establecer la distancia a las cefeidas, no a través de la medición de su propio paralaje, sino a través del paralaje de una estrella compañera que no sea variable. Para lo anterior, han utilizado 28 compañeras de cefeidas cuyo paralaje fue medido por Gaia y, con esto, calibran la Ley de Leavitt, con lo que obtienen el resultado indicado.

[Alriga]

Se acaba de publicar un estudio sobre la medición de la constante de Hubble mediante la escalera de distancias y cuyo resultado
Ho = 69±2 (km/s)/Mpc
es compatible con el de la Colaboración Planck ...

Muy interesante Jaime, gracias por compartir. Leo además en las conclusiones del estudio que señalas, The Leavitt law of Milky Way Cepheids from Gaia DR2 static companion parallaxes:

La inclusión de la variabilidad de las Cefeidas Clásicas en el procesamiento astrométrico del Tercer lanzamiento de datos de Gaia proporcionará paralajes trigonométricas de alta precisión de una gran muestra de Cefeidas Clásicas de la Vía Láctea (Clementini et al. 2018), permitiendo estudiar en detalle la influencia de la metalicidad en las relaciones Período-Luminosidad. Esto resultará en una calibración muy precisa de la Ley de Leavitt en la Vía Láctea, basada puramente en paralajes trigonométricas, y consecuentemente en una estimación más directa y confiable de la Constante de Hubble

He visto en la web de la ESA, que el Tercer Lanzamiento de Datos de Gaia DR3 será en 2 partes:

• EDR3 (Early Data Release-3) en el tercer trimestre de 2020, (falta menos de 1 año). Contendrá astrometría y fotometría integrada, es decir, posiciones, paralajes, movimientos propios, … (Entiendo que con esos datos ya se podrá empezar a trabajar en la calibración de la Ley de Leavitt que propone este trabajo)
• DR3 en la segunda mitad de 2021, que copiará la información de EDR3 y la completará con el resto de datos recogidos por Gaia durante el período completo de observación de 34 meses.

Así pues, habrá que tener paciencia y esperar un poco,…

Saludos.