La tensión en la constante de Hubble

[Alriga]

...Medida de la Constante de Hubble a partir de las imágenes de la Supernova Refsdal: Nueva medida independiente de la Constante de Hubble, esta vez a partir del retraso en la llegada de la 5ª imagen de la Supernova Refsdal

El valor obtenido $H_0=64_{-11}^{+9} \ km \ s^{-1} \ Mpc^{-1}$ es compatible con las medidas de Planck+BAO+DES.

Este es el estudio: The Hubble constant from SN Refsdal...

Un equipo de astrónomos completamente independiente del que firma ese estudio, ha analizado también ahora las 5 imágenes de la Supernova Refsdal con mayor precisión para calcular la Constante de Hubble. El artículo se ha publicado en la prestigiosa Science y dice en el abstract:


La Supernova Refsdal con lentes gravitacionales apareció en múltiples imágenes, producidas a través de lentes gravitacionales por un cúmulo masivo de galaxias en primer plano. Después de que apareciera la supernova en 2014, los modelos de lentes del cúmulo de galaxias predijeron que aparecería una imagen adicional de la supernova en 2015, que se observó posteriormente. Usamos los retrasos de tiempo entre las imágenes para realizar una medición ciega de la tasa de expansión del Universo, cuantificada por la constante de Hubble ( $H_0$ ). Usando ocho modelos de lentes de racimo, inferimos $H_0=64.8_{-4.3}^{+4.4} \ km \ s^{-1} Mpc^{-1}$
Usando los dos modelos más consistentes con las observaciones, encontramos $H_0=66.6_{-3.3} ^{+4.1} \ km \ s^{-1} \ Mpc^{-1}$ Las observaciones se reproducen mejor mediante modelos que asignan halos de materia oscura a galaxias individuales y al cúmulo en general.


Notad que los valores obtenidos están más próximos a los medidos por Planck en el CMB que a los medidos mediante Cefeidas y Supernovas SN-1A. El pre-print de arxiv del artículo es: Constraints on the Hubble constant from Supernova Refsdal's reappearance

The Astrophysical Journal publica el artículo que explica cómo han analizado las 5 imágenes de la SN Refsdal, el título es: The Magnificent Five Images of Supernova Refsdal: Time Delay and Magnification Measurements

Saludos.

PD: La Mula Francis ha escrito posteriormente sobre el tema: Podcast CB SyR 416: JUICE, Helion Energy, CNEOS en ApJ, supernova Refsdal, retrocausalidad y sistema nervioso de ctenóforos

Imagen de la web de Francis de "la tensión en la Constante de Hubble" que incluye este último estudio basado en la supernova Refsdal.

[Alriga]

...Adam Riess y su equipo publicaron anteayer en arxiv “Un primer vistazo a las cefeidas de un anfitrión de SN Ia con JWST” A First Look at Cepheids in a SN Ia Host with JWST. Básicamente vienen a decir que este estudio preliminar de datos del Webb concluye en los mismos resultados que los estudios del Hubble, como se aprecia en la imagen:

Y que por lo tanto el JWST respalda su medida SH0ES de la constante de Hubble, en tensión con la medida del satélite Planck de Ho=67.37 +/- 0.54 (km/s)/Mpc

Notad que se trata de un estudio preliminar basado en una imagen casual del JWST obtenida para otros fines. Por ello aún debemos ser cautos y esperar a un estudio específico dedicado a las cefeidas de las galaxias NGC 1448, NGC 1559, NGC 4258, NGC 5468, NGC 5584 y NGC 5643, todas ellas anfitrionas usadas para calibrar supernovas SN-Ia, que el Webb tiene programado observar entre Febrero y Agosto de 2023.

La Mula Francis ha escrito un post sobre el tema: Las primeras cefeidas de JWST confirman a HST para la calibración de supernovas Ia en la medida de la constante de Hubble...

Nuevo artículo de Adam Riess et. al. utilizando el Telescopio Espacial Webb sobre la relación período/luminosidad de cefeidas previamente analizadas mediante el Telescopio Espacial Hubble. El resumen del artículo puede verse en esta imagen:

La pendiente de la gráfica proporcionada por ambos telescopios es prácticamente la misma, pero debido a su mayor precisión, la dispersión en las medidas del JWST (puntos rojos) es menor que la de las medidas del Hubble, puntos grises. Las mediciones del Webb han reducido drásticamente el ruido en las mediciones de Cefeidas con la observación de más de 320 de ellas y se confirma que las mediciones anteriores del Telescopio Espacial Hubble eran precisas, aunque más ruidosas.

Por lo tanto parece que la tensión en la constante de Hubble no podrá ser achacada a una mala calibración de uno de los peldaños de la escalera de distancias, en concreto el peldaño período/luminosidad de las cefeidas.

El artículo científico ha sido aprobado para publicación en The Astrophysical Journal y se puede consultar el preprint de arxiv en Crowded No More: The Accuracy of the Hubble Constant Tested with High Resolution Observations of Cepheids by JWST

Saludos.

[Alriga]

La “Supernova H0pe” (Esperanza H sub 0) ha sido descubierta por el JWST. Se trata de un juego de palabras, “hope” en inglés es “esperanza” y $\boldsymbol{H_0}$ es como se le denomina a la Constante de Hubble. Como recordaréis, $H_0$ es el parámetro que nos dice a qué ritmo se expande actualmente el universo. Lo hemos deducido de 2 maneras, a partir del universo lejano, medidas del fondo cósmico de microondas+oscilaciones acústicas de bariones, obteniendo un resultado de $H_0 \simeq 67 \ (km/s)/Mpc$. Y lo hemos deducido a partir de medidas del universo cercano mediante la escalera de distancias, obteniendo $H_0 \simeq 73 \ (km/s)/Mpc$. Los cosmólogos están convencidos de que, o bien una de las 2 medidas no es correcta debido a errores sistemáticos desconocidos, o bien el modelo ΛCDM es incompleto. Ahora creen que la “Supenova H0pe” podría ayudar a resolver el misterio.

Los descubrimientos que está realizando el telescopio espacial Webb están empezando a ser realmente asombrosos, observad la increíble imagen que sigue:

Hay un cúmulo de galaxias en primer plano, que es el que actúa como lente gravitacional y que es bastante grande. Es conocido como cúmulo de galaxias PLCK G165.7+67.0 (G165 abreviado) y tiene una masa total de unos cientos de veces la masa de la Vía Láctea. Este cúmulo en primer plano, G165, se sitúa a 4630 millones de años luz de distancia (z=0.35) y contiene dos "grumos" principales de masa cerca del centro del núcleo del cúmulo, con varios otros grupos de galaxias ubicados también dentro del cúmulo mayor.

Al lado del “grumo” más grande (que es el de la izquierda), y a su derecha (en amarillo) se observa el que han llamado Arco-2 que en realidad está constituido de tres imágenes separadas, todas mezcladas, de una galaxia de fondo que está mucho más lejos, a unos 16200 millones de años luz de nosotros (z=1.78). Es esa galaxia Arco 2, la que alberga la imagen por triplicado de la supernova de tipo Ia, imágenes marcadas con rótulo blanco SN 2a, SN 2b y SN 2c. Se realizaron tres rondas de observaciones de este objeto:

• 1ª ronda el 30 de marzo de 2023, que usó 8 filtros NIRCam diferentes.
• 2ª ronda el 22 de abril de 2023, que usó 6 filtros NIRCam diferentes.
• 3ª ronda el 9 de mayo de 2023, que usó esos mismos 6 filtros NIRCam.

Además, resulta que en todo el campo se han encontrado 21 objetos notables que exhiben multiplicidad de imágenes, lo que significa que hay múltiples imágenes disponibles de al menos 21 objetos de fondo con lentes gravitacionales en este campo de visión: eso significa que se podrá cuantificar muy bien la distribución espacial de masa del cúmulo cercano que actúa como lente, lo que proporcionará precisión en los cálculos. Por ello, los cosmólogos creen que SN H0pe ofrece una oportunidad única para determinar la constante de Hubble (H0) midiendo los retrasos de tiempo entre sus múltiples imágenes.

Y todavía más, junto a la galaxia Arc-2 hay 6 galaxias jóvenes lejanas más en las que se están formando estrellas y en las que pueden aparecer supernovas Ia de imágenes múltiples. Y también hay otro grupo de galaxias lejanas rodeando a la galaxia que forma el arco de la derecha Arc-1, con posibilidades de que aparezcan supernovas Ia con imágenes múltiples: todo ello combinado hace creer a los astrónomos que un monitoreo continuo de este grupo de galaxias permitirá descubrir del orden de 1 supernova al año que podrá refinar los cálculos de la Constante de Hubble que inicialmente hayamos calculado con SN H0pe.

Fuente: preprint de arxiv de la descripción del cúmulo de galaxias PLCK G165.7+67.0 en el que se destaca que, profundizando en el estudio, se podrá calcular la Constante de Hubble: The JWST Discovery of the Triply-imaged Type Ia "Supernova H0pe" and Observations of the Galaxy Cluster PLCK G165.7+67.0

No es la primera vez que se mide la Constante de Hubble a partir de imágenes múltiples de una supernova, antes se ha hecho con las imágenes de la Supernova Refsdal, recordad:

Un equipo de astrónomos [...] ha analizado [...] ahora las 5 imágenes de la Supernova Refsdal con mayor precisión para calcular la Constante de Hubble. El artículo se ha publicado en la prestigiosa Science y dice en el abstract...

Pero la precisión que se obtuvo entonces fue pequeña. Seguiremos atentos, saludos.

EDITADO: Ver también Spectroscopy of the Supernova H0pe Host Galaxy at Redshift 1.78

[Jaime Rudas]

¡Muy interesante!

Me llama la atención que en el resumen dice: «La supernova está localizada a 1,5 - 2 kpc de su galaxia anfitriona Arc 2». Que esté a 1,5 - 2 kpc de la galaxia me da a entender que está fuera de la galaxia, pero cuando dice galaxia anfitriona me da a entender que está dentro de ella. Por otra parte, 2 kpc son 6523 años luz, que es una distancia bastante menor a las dimensiones de la galaxia y, dado que las galaxias tienen límites difusos, resulta raro decir que algo se encuentra tan cerca. ¿Será que se refiere a 1,5 - 2 kpc del centro de la galaxia?

[Alriga]

Yo también creo entender que se refiere a que está a 1.5 - 2 kpc del centro de su galaxia anfitriona.
Saludos.