La tensión en la constante de Hubble

[Alriga]

Del 7 al 11 de julio de 2025 se está celebrando en la Universidad de Durham (UK) el National Astronomy Meeting NAM-2025. Veo que mañana 09-jul-2025 habrá una sesión de título Theoretical and observational approaches to the Hubble tension

Según creo entender de lo que explica en la página web que he enlazado, después de la sesión se "colgarán" los materiales. La primera de las exposiciones parece defender la hipótesis KBC (post#3) que ha salido varias veces a lo largo del hilo y que achaca la tensión a que vivimos en un "supervacío cósmico", el título y el enlace al power-point de esa sesión es The observed local supervoid could solve the Hubble and BAO tensions with ΛCDM

Recordad que hay mucha controversia previa sobre si es posible que un supervacío KBC pueda ser responsable de la tensión (post#65)

Saludos.

[Jaime Rudas]

Finalizada la revisión por pares, ayer 27/05/2025 se publicó en The Astrophysical Journal el artículo de arxiv mencionado por Jaime en agosto de 2024: Status Report on the Chicago-Carnegie Hubble Program (CCHP): Measurement of the Hubble Constant Using the Hubble and James Webb Space Telescopes.

Me llama la atención la siguiente diferencia entre el resumen de la primera versión en ArXiv y la presente publicación en The Astrophysical Journal:

ArXiv:

Las distancias medidas con los métodos TRGB y JAGB concuerdan al 1%, pero difieren de las distancias de las cefeidas en un 2,5-4%.

The Astrophysical Journal:

Las distancias medidas con los métodos TRGB y JAGB concuerdan, en promedio, en un nivel superior al 1%, y con las distancias de las cefeidas de SHoES en un nivel ligeramente superior al 1%.

[Alriga]

Bueno, parece que por fin se va a publicar el artículo en el Astrophysical Journal. El previo ya está en el arXiv:

https://arxiv.org/abs/2408.06153

Finalizada la revisión por pares, ayer 27/05/2025 se publicó en The Astrophysical Journal el artículo de arxiv mencionado por Jaime en agosto de 2024: Status Report on the Chicago-Carnegie Hubble Program (CCHP): Measurement of the Hubble Constant Using the Hubble and James Webb Space Telescopes

Saludos.

[Alriga]

Me comenta el compañero Richard R Richard la última publicación del Telescopio del Polo Sur, A Measurement of the CMB Temperature Power Spectrum and Constraints on Cosmology from the SPT-3G 2018 TT/TE/EE Data Set

Es una confirmación de que la colaboración Planck hizo bien su trabajo: el Telescopio del Polo Sur (SPT) ha observado el fondo cósmico de microondas (lo mismo que hizo Planck) y el análisis de las nuevas observaciones conduce a los mismos resultados que obtuvo Planck.

Es muy interesante como confirmación independiente de los resultados de Planck, pero no aporta nada nuevo para resolver “la tensión en la constante de Hubble” que es la discrepancia entre las medidas de $H_0$ realizadas en el CMB y las realizadas en el universo cercano...

Ese primer artículo se basaba en las observaciones del radiotelescopio del polo sur SPT-3G realizadas en 2018. Ahora han publicado un nuevo artículo que añade datos de 2019 y 2020. El nuevo resultado proporciona una Cosmología compatible con LambdaCDM con un valor de la Constante de Hubble similar a la que proporcionó el satélite Planck. El pre-print de arxiv es: Cosmology From CMB Lensing and Delensed EE Power Spectra Using 2019-2020 SPT-3G Polarization Data

La Mula Francis lo comenta en: El resultado cosmológico de SPT-3G usando el mapa EE de polarización del CMB

Saludos.

[Alriga]

El instrumento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ha aparecido varias veces en el hilo:

Si bien en la actualidad las pruebas bayesianas de energía oscura dinámica son insuficientes para favorecerla por encima de $\Lambda$CDM, mostramos que, si la energía oscura dinámica que mejor se adapta fuese realmente el verdadero modelo, ello podría ser detectado concluyentemente por la próxima campaña de observación del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)

Una muy buena noticia, el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), un espectrógrafo instalado en el telescopio Mayall de 4 metros de primario del Kitt Peak National Observatory ha finalizado su período de pruebas de 4 meses, y ayer 17/05/2021 empezó sus operaciones de ciencia de 5 años de duración en el que DESI observará un tercio del cielo con el objetivo de mapear la distancia entre la Tierra y 35 millones de galaxias, más otros 2,4 millones de cuásares.
El instrumento está diseñado para explorar el misterio de la energía oscura, que constituye aproximadamente el 68% del universo y que es responsable de su expansión acelerada…

El Data Release 1 (DR1) de DESI se va a publicar con los datos obtenidos desde el 14 de mayo de 2021 hasta el 14 de junio de 2022, dice el abstract de preprint de arxiv:
Presentamos resultados cosmológicos de la medición de las oscilaciones acústicas de bariones (BAO) de galaxias, cuásares y trazadores en bosques Lyman-α a partir del primer año de observaciones del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que se publicarán en el Data Release 1 de DESI.
DESI BAO proporciona mediciones robustas de la distancia transversal comóvil y la tasa de Hubble, o su combinación, en relación con el horizonte de sonido, en siete intervalos de corrimiento al rojo de más de 6 millones de objetos extragalácticos en el rango de corrimiento al rojo 0.1<z<4.2*
Los datos DESI BAO por sí solos son consistentes con el modelo cosmológico ΛCDM plano estándar con una densidad de materia Ωm=0,295±0,015.
En combinación con un previo BBN (Big-Bang Nucleosynthesis) y la escala angular acústica medida de forma robusta a partir del CMB, DESI requiere Ho=(68,52±0,62) km/s/Mpc. En conjunción con las anisotropías del CMB de Planck y los datos de lentes del CMB de Planck y ACT (Atacama Cosmology Telescope), encontramos Ωm=0,307±0,005 y Ho=(67,97±0,38) km/s/Mpc.

Los detalles en DESI 2024 VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations

En el último post#97 de abril-2024 informamos de la publicación de la “DESI 2024 VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations” La noticia es que se acaba de publicar DESI 2024 VII: Cosmological Constraints from the Full-Shape Modeling of Clustering Measurements

A resaltar:

1. DESI, ha proporcionado uno de los test más exigentes hasta la fecha de la teoría de la relatividad general y de cómo se comporta la fuerza de la gravedad a escalas cosmológicas. DESI ha observado que la distribución espacial de las galaxias es compatible con el modelo estándar de la gravedad y las predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein. Estos resultados confirman el modelo actual del universo y acotan posibles teorías de gravedad modificada, que se habían propuesto como explicaciones alternativas de observaciones inesperadas, tales como la expansión acelerada del universo, que se atribuye habitualmente a la energía oscura

2. Ho = ( 68,40 ± 0,27 ) km/s/Mpc. Concordante con las medidas de Planck del CMB y en conflicto con las medidas del universo cercano.

Y lo que me parece muy interesante:

3. Este estudio proporciona también un nuevo límite superior a la masa de los neutrinos, las únicas partículas elementales cuyas masas no han sido medidas todavía. Experimentos anteriores encontraron que la suma de las masas de los tres tipos de neutrinos debería ser al menos 0,059 eV/c2 (como comparación, el electrón tiene una masa de 511 000 eV/c2). Los resultados de DESI indican que dicha suma debe ser menos de 0,071 eV/c2, dejando una ventana muy estrecha para los posibles valores de las masas de los neutrinos. Esta afirmación está condicionada a que el "orden de masas" de los neutrinos sea el "normal", es decir que $m_{\nu e} < m_{\nu \mu} < m_{\nu \tau}$

Por lo tanto, según creo entender que se deduce de este paper, las últimas restricciones sobre la suma de las masas de los 3 neutrinos (orden normal) permiten afirmar:

$$\boxed{\boldsymbol{0.059 \, eV/c^2 < \Sigma m_{\nu} < 0.071 \, eV/c^2}}$$

Sobre este trabajo podéis leer una muy buena reseña de divulgación en español en la web del CSIC Nuevos resultados de DESI sobre la fuerza de la gravedad. Todos los papers que va publicando DESI se encuentran archivados en DESI Data. Key Publications

Esta simulación muestra cómo una mayor o menor gravedad afecta las posiciones de las galaxias que observamos, cambiando la forma en que se agrupan en un mapa de galaxias. Debido a que los diferentes modelos de gravedad predicen diferentes agrupamientos de galaxias, los investigadores de DESI pueden comparar observaciones con simulaciones para comprobar la gravedad a escalas cósmicas

Saludos.

[Jaime Rudas]

En todo caso la respuesta de Alriga es muy esclarecedora, aunque no sé hasta qué punto la leerá Francis.

Parece que sí la leyó y respondió como todo un caballero.

[Alriga]

...pero la escala de las ordenadas (50, 60, 70, etc) es claramente la que se usa para H, no para a'...

Las unidades de H son $s^{-1}$ pero por comodidad usamos (km/s)/Mpc. Las unidades de $\dot a$ también son $s^{-1}$ y no es extraordinario utilizar también (km/s)/Mpc

Este es el equivalente a la gráfica de Riess dibujado por mi, en abcisas el lookback time en Giga-años y en ordenadas $\dot a=da/dt$ en unidades (km/s)Mpc

...para mayor confusión, a la izquierda de “Expansion rate of the universe” indica Ho dando a entender que son lo mismo...

Sí, supongo que señalar con esa flecha ese punto y rotularlo Ho=67.4+/-0.5 km/s/Mpc puede inducir a confundirse y pensar que las gráficas son la evolución del parámetro de Hubble (incorrecto) en vez de la derivada temporal del factor de escala (correcto)

En general $\dot a=H a$ pero resulta que en ese punto, como el lookback time es 0, el factor de escala es a=1 y la derivada del factor de escala es:

$\dot a=H_0 \cdot 1=H_0$

Quiero decir, que ese punto realmente representa la derivada temporal del factor de escala ahora y su valor ahora es $\dot a=H_0$ y entiendo que eso es lo que quería decir Riess.

...aunque Francis no supiera que precisamente tú eres el 'anónimo' autor...

No estoy absolutamente seguro, pero estimo como muy probable que Francis sepa perfectamente que el "Albert" que comenta en su blog, es el autor de los gráficos que él califica en ese comentario como erróneos, sin serlo.

Saludos.

[Weip]

Bueno, pero ese «lo siento, pero la gráfica de tu fuente es incorrecta (no sé quién será el autor anónimo, pero no tiene ni idea de cosmología)» no sonó muy amable que digamos, aunque Francis no supiera que precisamente tú eres el 'anónimo' autor.

Lo leí ayer y aluciné bastante con su reacción. Además me resultó sorprendente que hablara de "consultar cualquier libro de cosmología, o cualquier curso de cosmología, o cualquier página web divulgativa de un cosmólogo sobre cosmología" cuando la gráfica que presentó Alriga literalmente sale en todos los libros de cosmología y es absolutamente fundamental. Incluso yo, que ni siquiera soy cosmólogo, estudié la gráfica hace años y la recuerdo perfectamente. En todo caso la respuesta de Alriga es muy esclarecedora, aunque no sé hasta qué punto la leerá Francis.

[Jaime Rudas]

Hace aproximadamente 1 hora he escrito en el blog de Francis que he llegado a la misma conclusión que tú,

Ah, sí. No había visto ese comentario tuyo.

No, esa no es la interpretación correcta, observad que en el eje de ordenadas dice “Expansion rate of the universe” es decir que las curvas azules son la derivada temporal del factor de escala a’=(da/dt)

SÍ, pero la escala de las ordenadas (50, 60, 70, etc) es claramente la que se usa para H, no para a'. Y, para mayor confusión, a la izquierda de “Expansion rate of the universe” indica Ho dando a entender que son lo mismo.

Agradezco de nuevo a Francis que, además de los conocimientos que nos comparte con sus artículos, nos permita también participar a nosotros aquí en forma de comentarios, para debatir de forma sana, usando siempre el método científico, y con el máximo respeto y educación.

Bueno, pero ese «lo siento, pero la gráfica de tu fuente es incorrecta (no sé quién será el autor anónimo, pero no tiene ni idea de cosmología)» no sonó muy amable que digamos, aunque Francis no supiera que precisamente tú eres el 'anónimo' autor.

[Alriga]

...La verdad, observando solo esta imagen, no se me ocurre otra forma de interpretarla que como lo hace Francis, o sea que el error de Francis es, a mi modo de ver, inducido por la muy poco clara (por decir lo menos) gráfica de Riess...

Hace aproximadamente 1 hora he escrito en el blog de Francis que he llegado a la misma conclusión que tú, que la "culpa" probablemente la tiene esa imagen de Riess, mira Comentario en La globalización cósmica (mi charla #NaukasBilbao24) en donde he dicho:

Creo intuir la causa del malentendido que ha provocado decir que:

“El modelo cosmológico predice un valor enorme para el parámetro de Hubble en z = 1100 (unos 1.6 millones de km/s/Mpc), que decrece muy rápido hasta alcanzar un valor mínimo cerca de z ≈ 0.65, hace unos 6000 millones de años, cuando empieza a dominar la energía oscura que acelera la expansión cósmica, debido a los grandes vacíos que aparecen en la web cósmica. El parámetro de Hubble crece hasta el valor actual predicho para la constante de Hubble H(0) = 67.66 ± 0.42 km/s/Mpc”

Intuyo que el malentendido podría haber sido causado por la poca claridad de una imagen de Riess en uno de sus artículos, en concreto la 7ª imagen del presente blog, la titulada “Estimación cosmológica de Ho=H(0)”
Esa imagen aparece en el paper de Riess et al. The Local Value of H0

La figura es la numerada:
Figure 1. The expansion rate of the Universe can be predicted by the ΛCDM model with its parameters calibrated by the CMB or measured directly and locally from redshifts and distances.
Figura 1. La tasa de expansión del Universo puede predecirse mediante el modelo ΛCDM con sus parámetros calibrados por el CMB o medidos directa y localmente a partir de corrimientos al rojo y distancias.

La figura señala con una flecha naranja “CMB predicted Ho=67.4+/-0.5 km/s/Mpc” y con otra flecha naranja “Direct present route” quiere señalar al valor astrofísico de Riess Ho=74 km/s/Mpc
Los textos de las flechas naranja pueden llevar al equívoco de que:

*¿La curva azul inferior (que presenta un mínimo) podría ser la evolución del parámetro de Hubble con Ho=67.4?
*¿La curva azul superior (que presenta un mínimo) podría ser la evolución del parámetro de Hubble con Ho=74?

No, esa no es la interpretación correcta, observad que en el eje de ordenadas dice “Expansion rate of the universe” es decir que las curvas azules son la derivada temporal del factor de escala a’=(da/dt)

*La ordenada de la curva inferior es (da/dt)=H·a (usando para Ho=67.4 para calcular H)
*La ordenada de la curva superior es (da/dt)=H·a (usando para Ho=74 para calcular H)

Reitero, es a’=da/dt la función que tiene un mínimo hace ~6145 millones de años (el mínimo que se observa en esa figura de Riess). El parámetro de Hubble H=a’/a es una función estrictamente decreciente y no tiene mínimo. Es sencillo calcular, he dado la expresión matemática de H tres comentarios más arriba, que hace 6145 millones de años (a~0.609), cuando se produce el mínimo de (da/dt), el parámetro de Hubble (con los valores cosmológicos) era H=97.25 km/s/Mpc, que ha ido descendiendo hasta el valor actual de 67.66 y continuará descendiendo hasta el valor asintótico de 56.16 km/s/Mpc

Agradezco de nuevo a Francis que, además de los conocimientos que nos comparte con sus artículos, nos permita también participar a nosotros aquí en forma de comentarios, para debatir de forma sana, usando siempre el método científico, y con el máximo respeto y educación.
Saludos cordiales.

Saludos.

[Jaime Rudas]

En esa publicación, Francis comete dos errores de concepto. El uno, como tú bien se lo señalas Alriga, es confundir la aceleración de la expansión con la aceleración del parámetro de Hubble.

Noto que Francis, lejos de reconocer su error, la carga contra Alriga tachándolo de no tener ni idea de cosmología. Yo supongo que la confusión de Francis proviene de la imagen que muestro abajo y que Francis toma de este artículo de Riess:



La verdad, observando solo esta imagen, no se me ocurre otra forma de interpretarla que como lo hace Francis, o sea que el error de Francis es, a mi modo de ver, inducido por la muy poco clara (por decir lo menos) gráfica de Riess.

[Jaime Rudas]

"La Ciencia de la mula Francis" ha publicado muy interesante información que aconsejo leer sobre "La tensión en la constante de Hubble", el enlace es:

La globalización cósmica (mi charla #NaukasBilbao24)

En esa publicación, Francis comete dos errores de concepto. El uno, como tú bien se lo señalas Alriga, es confundir la aceleración de la expansión con la aceleración del parámetro de Hubble. El otro, es decir que el parámetro de Hubble es la variación con el tiempo del radio del universo observable dividido entre dicho radio. Creo que la confusión de Francis proviene de que en algunos textos de cosmología se suele representar con la letra R el factor de escala, en especial cuando no es adimensional. Ahora bien, ¿cómo se compara lo que define Francis, con lo que realmente es el parámetro de Hubble? Veamos:

El parámetro de Hubble actualmente tiene un valor de 67,4 km/s/Mpc y el radio del universo observable es de cerca de 14.250 Mpc por lo que una galaxia que en este momento se encuentre en el límite del universo observable se estará alejando de nosotros a una velocidad de 67,4 × 14250 = 960.450 km/s. Ahora bien, el radio del universo observable amplia su tamaño 300.000 km/s más rápido que eso, o sea 960.450 + 300.000 = 1.260.450 km/s que dividido por el radio del universo observable (como lo indica Francis) nos da 1.260.450 km/s / 14.250 Mpc = 88,45 km/s/Mpc.

[Alriga]

"La Ciencia de la mula Francis" ha publicado muy interesante información que aconsejo leer sobre "La tensión en la constante de Hubble", el enlace es:

La globalización cósmica (mi charla #NaukasBilbao24)

En uno de los párrafos Francis dice:

...En mi opinión, la predicción cosmológica es más confiable que la medida astrofísica, pues esta requiere globalizar observaciones locales. Creo que la tensión podría ser ficticia, producto de errores sistemáticos o de sesgos observacionales ... La estimación cosmológica es global. El modelo cosmológico, ajustado al fondo cósmico de microondas observado por el telescopio espacial Planck de la ESA, predice un valor de 67.66 ± 0.42 km/s/Mpc con un error del 0.6 %. La estimación astrofísica es local. Usa la escalera de distancias con cefeidas y supernovas Ia, para estimar un valor de 73.17 ± 0.86 km/s/Mpc con el doble de error, el 1.2 %. El resultado local del proyecto SH0ES del Premio Nobel de Física Adam Riess difiere del global en más de cinco sigmas (desviaciones típicas)...

Los argumentos de Francis me han recordado a algo que dije aquí en este hilo en 2019:

...Yo no me mojo, pero si alguien me obligase a apostar bajo coacción, también apostaría por el valor cosmológico: El modelo ΛCDM se basa en la Relatividad General más las hipótesis adicionales de Homogeneidad e Isotropía. En el momento del desacoplamiento el Universo (edad = 380 mil años), era una mezcla homogénea de átomos de hidrógeno (75%) y helio (25%) con fotones, todo en equilibrio termodinámico en escala inferior a los centímetros cúbicos, con diferencias espaciales menores de 1 parte en 100 mil.

Por lo tanto, entiendo que los valores de las constantes, (densidades, parámetro de Hubble,…) que se obtengan de ahí deberían ser muy robustos, debido a que la medida se realiza cerca de las condiciones ideales del modelo.

En el universo actual constituido por la “telaraña cósmica, (cosmic web)”, para encontrar cierta homogeneidad y poder decir que el modelo continúa siendo válido hay que ir a escalas superiores a los centenares de megaparsecs. Cualquier medida que hagamos en el universo cercano se realiza en condiciones más alejadas del modelo ideal que las medidas realizadas en el CMB, y por ello puede estar más “contaminada” de errores sistemáticos...

Saludos.

[Jaime Rudas]

En una primera lectura del resumen, me parece interesante que los resultados de dos de los tres métodos de medición (TRGB y JAGB) dan resultados muy compatibles con los de Planck, mientras que los del método de las Cefeidas (Ley de Leavitt) se alejan bastante.

¿Será, acaso, que hay algún problema con la Ley de Leavitt?

Magnífica y esclarecedora entrada sobre este asunto en el blog de Francis:

https://francis.naukas.com/2024/08/1...sando-el-jwst/

[Jaime Rudas]

Bueno, parece que por fin se va a publicar el artículo en el Astrophysical Journal. El previo ya está en Arxiv:

https://arxiv.org/abs/2408.06153

En una primera lectura del resumen, me parece interesante que los resultados de dos de los tres métodos de medición (TRGB y JAGB) dan resultados muy compatibles con los de Planck, mientras que los del método de las Cefeidas (Ley de Leavitt) se alejan bastante.

¿Será, acaso, que hay algún problema con la Ley de Leavitt?