La tensión en la constante de Hubble

[Jaime Rudas]

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

Gracias, Alriga, por rectificar el enlace.

Lo que es no tener tiempo de revisar los mensajes antes de enviarlos.

Saludos.

[Jaime Rudas]

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:

Acabo de notar que, con respecto al artículo, Francis te responde lo siguiente:

Albert, el artículo ha sido retirado de arXiv por los propios autores: el pdf de la versión 1 de “The Leavitt law of Milky Way Cepheids from Gaia DR2 static companion parallaxes” https://arxiv.org/abs/1910.04694v1 ha sido sustituido en la versión 2 por un fichero de texto que solo contiene el texto “%auto-ignore” https://arxiv.org/abs/1910.04694v2

[Alriga]

Aporto para el "archivo del hilo" otro estudio de H0LiCOW que creo que no teníamos controlado: A SHARP view of H0LiCOW: H0 from three time-delay gravitational lens systems with adaptive optics imaging Lo han publicado también en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, (Volume 490, Issue 2, December 2019, Pages 1743–1773)

La nueva medición de la constante de Hubble, implicó un método diferente. Utilizaron el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA en combinación con el sistema de Óptica Adaptativa (AO) del Observatorio WM Keck para observar tres sistemas de lentes gravitacionales. Esta es la primera vez que se utiliza la tecnología AO en tierra para obtener la constante de Hubble.

Para descartar cualquier sesgo, el equipo realizó un análisis ciego; durante el procesamiento, mantuvieron el resultado final oculto incluso para ellos mismos hasta que se convencieron de que habían abordado la mayor cantidad posible de fuentes de error. Esto les impidió hacer involuntarios ajustes para llegar a un valor "correcto", evitando sesgos de confirmación.

Usando el sistema AO del Observatorio Keck con la cámara de infrarrojo cercano, se obtuvieron mediciones locales de tres conocidos sistemas de cuásar con lentes: PG1115 + 080, HE0435-1223 y RXJ1131- 1231. Cuando una galaxia suficientemente masiva más cercana a la Tierra se interpone en el camino de la luz de un cuásar muy distante, la galaxia puede actuar como una lente; su campo gravitacional deforma el espacio, doblando la luz del quásar de fondo en múltiples imágenes y haciendo que se vea más brillante. La combinación de los datos de AO y HST dio un resultado más preciso.

Imágenes de óptica adaptativa AO (fila superior) y del Hubble Space Telescope HST (fila inferior) de los tres sistemas de lentes gravitacionales. La línea horizontal sólida representa la escala de 1" de arco. Las galaxias que actúan de lente en primer plano están ubicadas en el centro de cada sistema de lentes. Las imágenes periféricas múltiples y el arco extendido alrededor de las galaxias lente son del núcleo galáctico activo (AGN=cuasar) y su galaxia anfitriona

A veces, el brillo del cuásar fluctúa, y dado que cada imagen corresponde a una longitud de trayectoria ligeramente diferente del cuásar al telescopio, los parpadeos aparecen en momentos ligeramente diferentes para cada imagen; (no todos llegan a la Tierra al mismo tiempo). Con HE0435-1223, PG1115 + 080 y RXJ1131-1231, el equipo del proyecto midió cuidadosamente esos retrasos, que son inversamente proporcionales al valor de la constante de Hubble. Esto permite a los astrónomos decodificar la luz de estos quásares distantes y recopilar información sobre cuánto se ha expandido el universo durante el tiempo que la luz ha estado camino a la Tierra, (Distance Measurement from Time-Delay Cosmography)

El resultado obtenido en este estudio Ho = 76.8 (+/- 2.6) km s^-1 Mpc^-1 es compatible con las medidas obtenidas mediante la escalera de distancias, y en tensión con el valor cosmológico obtenido del CMB.

Saludos.

[Richard R Richard]

Me parece que estamos dando letra a otros divulgadores o que realmente estamos bien informados...

[Alriga]

Sobre que la causa de la discrepancia entre la medida local y la cosmológica de la constante de Hubble es debida a que vivimos en un entorno de densidad inferior a la media, unos dicen que sí:

... del CMB ($z >>$) se deduce un valor de la Constante de Hubble $H_0$ de alrededor de 68 (km/s)/Mpc, y de galaxias de z moderado, sobre 71-73 (km/s)/Mpc ... interesantes son los estudios que intentan hallar una explicación. Una explicación posible y sencilla sería que, aunque el Universo a gran escala pueda ser homogéneo e isótropo, nuestro universo cercano en un radio de unos 300 Mpc (z=0.07) tenga una densidad bastante inferior a la media, (los titulares sensacionalistas lo describen diciendo que vivimos en un “supervacío cósmico”)

Menor densidad que la media localmente a nuestro alrededor, implicaría expansión más rápida que la media localmente a nuestro alrededor, lo que explicaría que los cálculos de $H_0$ basados en medidas de objetos de desplazamientos al rojo “z” moderados, den valores superiores a los calculados a partir del CMB de z=1089.9

Uno de los estudios que he encontrado (KBC=Keenan, Barger, Cowie) que apunta a esta solución es Evidence for a ~300 Mpc Scale Under-density in the Local Galaxy Distribution

Y otro estudio que también punta a “supervacío local” ... The KBC Void: Consistency with Supernovae Type Ia and the Kinematic SZ Effect in a ΛLTB Model

Otros dicen que no:

... 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.

…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 $2.75\sigma$

Y hoy he visto otro estudio reciente, (Lucas Lombriser) que vuelve a decir que sí: Consistency of the local Hubble constant with the cosmic microwave background

Lombriser calcula en su estudio que si vivimos en una “burbuja” de 260 millones de años luz de diámetro (40 Mpc de radio) en la cual la densidad es un 50% inferior a la densidad media del universo, como las cefeidas y las supernovas Ia más cercanas que “calibran” la escalera de distancias están en ese volumen, el cálculo de la constante de Hubble está sesgado y por eso se obtiene Ho=74 (km/s)/Mpc en vez de los Ho=67 (km/s)/Mpc medidos en el CMB.

Lombriser evalúa que la posibilidad de que haya tal fluctuación de densidad a esta escala es de entre 1 en 20 a 1 en 5 y afirma que “eso significa que no es la fantasía de un teórico, hay muchas regiones como la nuestra en el vasto universo”

Por ahora, la de Lombriser solo parece una opinión más, por mucho que haya titulares pomposos del tipo Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution (El misterio de la expansión del universo encuentra una solución): "Un investigador de la Universidad de Ginebra resuelve una controversia científica sobre la velocidad de expansión del Universo al proponer que no es perfectamente homogéneo a gran escala"

Seguiremos atentos a las novedades, saludos.

[Richard R Richard]

Gracias Alriga ,ayer vi la noticia, pero antes de postear iba a buscar mas fuentes.
Supongamos que Lombricer lo puede probar...
eso indicaría que el principio cosmológico no es correcto, adiós homogeneidad y anuncia el final del modelo $\Lambda CDM$?
Por no es una burbujita es una buena porción del universo, ya veíamos que el supercúmulo de Hércules estaba cerca de no cumplir los 5 Sigmas, pero esto ya lo da por descontado.

[carroza]

Hola.

Sin bucear en la bibliografía amplia que proporciona Alriga, entiendo, por la info de Alriga, que Lombricer no propone que haya que abandonar la hipotesis de homogeneidad. De hecho, esa homogeneidad es a gran escala, y gran escala es mayor que 40 Mpc. De hecho, entiendo que evalúa la probabilidad de que, en un universo homogeneo a gran escala, se encuentre una fluctuación del 50 % en una escala de 40 Mpc, y encientra que esta probabilidad está entre el 5% y el 20%.

Un saludo

[Richard R Richard]

Si carroza, las burbujas de 260MAL entran dentro de un universo de 96400MAL solo linealmente unas 370 burbujas es decir podemos inferir que todo el universo tendría 15 M de burbujas y justo la nuestra difiere del 50 % en la densidad que la media global, y que esto seria normal para el 5 al 20% de las burbujas totales , imagino entonces que otro 5 al 20% tendrá 150% veces la densidad media.. no se que tan homogéneo es eso... a eso me refiero hay regiones del universo con densidad 3 veces superior a esta burbuja???.eso es lo que debe probar.. podrá?

En un universo de la densidad del titanio tendriamos mezcladas "esferas" 5-20% de alumino y otro 5-20% de "bolas" de zinc... no lo hubiéramos detectado antes?estas "regiones", "sectores" , "angulo solido" o lo que fuera como objeto de estudio.
Cuantos pixeles tiene la imagen del CMB no tiene acaso mas que la cantidad de burbujas, dicha variación la hubiéramos notado, por mas aleatoria que sea, alguna región estadisticamente, debería ser mas densa que otras , para ver si hay alguna heterogeneidad se mira la polarización de esos fotones, no si estos vienen mas o menos corridos al rojo , se entiende la analogía ?

[Alriga]

... Y hoy he visto otro estudio reciente, (Lucas Lombriser) que vuelve a decir que sí: Consistency of the local Hubble constant with the cosmic microwave background

Lombriser calcula en su estudio que si vivimos en una “burbuja” de 260 millones de años luz de diámetro (40 Mpc de radio) en la cual la densidad es un 50% inferior a la densidad media del universo, como las cefeidas y las supernovas Ia más cercanas que “calibran” la escalera de distancias están en ese volumen, el cálculo de la constante de Hubble está sesgado y por eso se obtiene Ho=74 (km/s)/Mpc en vez de los Ho=67 (km/s)/Mpc medidos en el CMB ...

Hoy La Mula Francis comenta el tema, dice

"... se ha propuesto una nueva solución al problema de la constante de Hubble. Se propone como hipótesis que nos encontramos en un vacío de unos 40 Mpc con una densidad aproximada del 50% de la del resto del universo. Te recuerdo que nuestro supercúmulo local Laniakea tiene un diámetro de unos 77 Mpc. Los mapas de galaxias contradicen la existencia de un vacío con las características del artículo. Que esta bella propuesta contradiga los datos que tenemos de nuestro universo no quita que sea un trabajo teórico muy interesante, cuya lectura recomiendo a los jóvenes físicos ..."

Fuente: Podcast CB SyR 258: coronavirus, Dryas reciente, anomalía de KOTO, vacío cósmico y más noticias

Saludos.

[carroza]

Hola.

Me refería a las estructuras observadas a gran escala en el universo, https://en.wikipedia.org/wiki/Observ...cale_structure como el "giant void", o el "great wall". Cito:

In 1987, Robert Brent Tully identified the Pisces–Cetus Supercluster Complex, the galaxy filament in which the Milky Way resides. It is about 1 billion light-years across. That same year, an unusually large region with a much lower than average distribution of galaxies was discovered, the Giant Void, which measures 1.3 billion light-years across. Based on redshift survey data, in 1989 Margaret Geller and John Huchra discovered the "Great Wall",^[55] a sheet of galaxies more than 500 million light-years long and 200 million light-years wide, but only 15 million light-years thick.

Estas estructuras observadas tienen escalas de centenares a miles de millones años luz, por lo que no parece descabellada la hipotesis de Lombricer de una burbuja de 260 millones de años luz.

Un saludo

[Richard R Richard]

Gracias por la explicación!,Entiendo que de lo que citas nunca se ha podido asegurar con 5 sigmas que se traten de inhomogeneidades.

Lo que intento manifestar es que esta teoría de Lombricer, me da un dejo a lo que en otras épocas fue la teoría heliocéntrica geocéntrica...

El universo esta hecho de "hormigon" justo nosotros vivimos dentro de una piedra de "leca"
El universo en general tiene densidades uniformes justo nosotros vivimos dentro de una zona menos densa...


No digo que no pueda ser cierto, pero hay que medir mejor localmente, para probarlo y de ser posible también localmente una burbuja vecina, con el mismo método. Es una obviedad la carencia tecnológica, para lograrlo, pero mucho no entiendo en porque no se centran en elegir un método que pueda zanjar la discusión, en vez de seguir jugando a ver quien la tiene mas grande... o bien la razón o el ego digo.

[Alriga]

De los estudios realizados por el satélite Planck del fondo cósmico de microondas, las hipótesis de homogeneidad e isotropía del Universo salieron reforzadas como explicábamos en el hilo Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

Hoy leo que se ha publicado un estudio basado en observaciones de rayos X de los satélites XMM-Newton, Chandra y Rosat que podrían apuntar a anisotropías en el universo local.

Básicamente entiendo que han estudiado 842 cúmulos de galaxias distribuidos bastante uniformemente por todas las direcciones del espacio. Han utilizado mediciones de temperatura en rayos X del gas muy caliente que impregna los cúmulos y los han comparado con el brillo que muestran en el firmamento. La premisa es que los cúmulos con la misma temperatura y situados a distancia similar deberían tener un brillo parecido, pero resulta que no es eso lo que han observado. Ha visto que cúmulos con similares propiedades y temperaturas parecen menos brillantes de lo esperado en una dirección y más brillantes en otra. Afirman que la diferencia es significativa, de alrededor del 30 % y que presentan un patrón claro dependiendo de la dirección en que se observa el universo. Aunque la expansión era isótropa en los tiempos del universo joven del desacoplamiento como probó el telescopio Planck, ¿tal vez a partir de cierto momento de la vida del universo la expansión dejó de ser isótropa?

Naturalmente, todo esto hay que cogerlo todavía con pinzas, hay que hacer más y mejores muestreos, estudiar posibles errores sistemáticos,... aunque imagino que empezarán a florecer titulares sensacionalistas del tipo "Se descubre que la expansión del universo no es uniforme" o similares.

El artículo científico es: Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX–T scaling relation

Saludos.

[Alriga]

Cálculo de la Constante de Hubble mediante observación de MegaMasers.

Una nueva medida de la constante de Hubble en el universo cercano d < 431 millones de años luz (z<0.03) con un método completamente independiente de la escalera de distancias y del CMB, proporciona Ho = 73.9 +/- 3.0 (km/s)/Mpc en tensión con los resultados de Planck.

El Megamaser Cosmology Project se enfoca en galaxias con discos de gas molecular que contienen agua que orbita agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias. Si el disco en órbita se ve casi de canto desde la Tierra, se pueden usar puntos brillantes de emisión de radio, llamados MASER, análogos de radio a los LASER de luz visible, para determinar tanto el tamaño físico del disco como su diámetro angular y por lo tanto, a través de la geometría, su distancia. El equipo del proyecto utiliza la red mundial de radiotelescopios para realizar las mediciones de precisión necesarias para esta técnica.

En su último trabajo, el equipo refinó sus mediciones de distancia a cuatro galaxias a distancias que van desde 168 millones de años luz a 431 millones de años luz. En combinación con mediciones de distancia anteriores de otras dos galaxias, sus cálculos arrojan un valor para la Constante de Hubble de 73.9 kilómetros por segundo por megaparsec.

El estudio, publicado en Astrophysical Journal Letters es The Megamaser Cosmology Project. XIII. Combined Hubble constant constraints. Aquí información adicional sobre The Megamaser Cosmology Project (MCP)

Se van acumulando los indicios que parecen indicar que realmente el modelo ΛCDM concordante es incompleto.

Saludos.

[carroza]

Hola.

Gracais, Alriga, por un interesante enlace.

He visto el articulo original, y obtienen la constante de Hubble a partir de (sólo) 6 galaxias, relativamente cercanas (z<0.03). Quizás la relevancia de este trabajo pueda ser más para validar otras escalas de distancias, que permitan incluir muchas más galaxias en el calculo de H, en lugar de extraer H a partir de sólo 6 casos.

Un saludo

[Alriga]

... He visto el articulo original, y obtienen la constante de Hubble a partir de (sólo) 6 galaxias, relativamente cercanas (z<0.03). Quizás la relevancia de este trabajo pueda ser más para validar otras escalas de distancias, que permitan incluir muchas más galaxias en el calculo de H, en lugar de extraer H a partir de sólo 6 casos ...

Sí así es, en la propia web del Proyecto MegaMASER lo dicen "... El trabajo en galaxias adicionales está en progreso, y esperamos una ligera mejora en las incertidumbres sobre la medición de Ho cuando el proyecto se complete alrededor de la primavera de 2021..."

De todas maneras, parece que cada vez que alguien mide el universo cercano, sea por el método que sea, (megamasers, lentes gravitacionales, cefeidas,...), con más precisión o con menos, el valor central de Ho se va más hacia los 73 (km/s)/Mpc que hacia los 68 (km/s)/Mpc deducidos del universo temprano.

Y ya empieza a andar medio mundo con la mosca detrás de la oreja.

Saludos.