Discordancia: la convulsa historia de la constante de Hubble Jim Baggott Universidad de Oxford. Prensa (2025)
Desde la publicación de James Jeans' El universo misterioso en 1930 y Willem de Sitter cosmos dos años después, han proliferado los libros populares sobre el Universo. Jim Baggott es un experimentado escritor científico británico cuyo trabajos anteriores sobre física moderna incluir Higgs (2012) y Realidad cuántica (2020).
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Su último libro, Discordanciaencaja en la clase de cosmología popular convencional, en la medida en que es una explicación de cómo ha surgido nuestra comprensión actual del Universo. Pero también es, salvo algunas excepciones, más históricamente correcto que otros libros similares. El libro de Baggott es una obra maestra que combina profundidad con claridad y amplitud con legibilidad. Presenta la cosmología moderna como una tarea pendiente, más que como la conclusión final sobre de qué se trata el Universo.
Discordancia tampoco rehuye conceptos difíciles. La cosmología moderna es un desafío de entender y Baggott presenta ambiciosamente a sus lectores los términos técnicos que usan los cosmólogos para pensar sobre el Universo. Por ejemplo, explica en detalle cómo los patrones en el fondo cósmico de microondas cuéntenos sobre el comportamiento de la materia y la radiación en el caliente Universo temprano. Y revela por qué los cosmólogos están tan interesados en las «supernovas de tipo Ia», las raras explosiones de estrellas moribundas que funcionan como marcadores de distancias cósmicas y ayudan a rastrear cómo se expande el Universo.
«La ciencia puede ser difícil», admite Baggott, «pero la recompensa por seguirla es la visión que permite vislumbrar la extraordinaria belleza del universo. No sólo el universo tal como lo vemos, sino el universo tal como tratamos de comprenderlo».
Una tensión humillante
Discordancia Es esencialmente la historia de cómo los científicos han percibido y explicado el Universo desde principios del siglo XX hasta el presente. El título se refiere al hecho de que la teoría favorecida del Universo no está de acuerdo con algunas observaciones y es cuestionada por ideas rivales. También se refiere a la concordancia (el antónimo de discordancia) en la medida en que la teoría del cosmos actualmente aceptada a veces se denomina modelo de concordancia.
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Más específicamente, el libro se centra en la constante de Hubble, la tasa medida de expansión del Universo, un parámetro clave en cosmología desde su introducción en 1929. Por cierto, la constante de Hubble no es constante. Debido a que la constante inversa de Hubble proporciona una medida aproximada de la edad del Universo, el valor del parámetro disminuye lentamente a medida que el Universo envejece. Por tanto, el término es un nombre inapropiado. Pero muchos astrónomos y físicos todavía prefieren esta terminología bien establecida a la alternativa, el parámetro de Hubble, al igual que Baggott.
El libro describe cómo las estimaciones de los astrónomos sobre la constante de Hubble han cambiado con el tiempo a medida que las observaciones han mejorado, primero drásticamente y, en las últimas décadas, de manera más modesta, aunque todavía marcada. Originalmente, el problema era un valor demasiado grande que implicaba que la edad del Universo era menor que la de la Tierra, una dificultad obvia. Los telescopios avanzados, incluido el Telescopio Espacial Hubble, impulsaron el desarrollo de la «cosmología de precisión» y redujeron el valor a alrededor de 70, en la incómoda unidad de kilómetros por segundo por megaparsec.
Sin embargo, persisten los desacuerdos entre los resultados de diferentes métodos: un enigma muy debatido conocido como el Tensión del Hubble. Los resultados fiables estimados utilizando el fondo cósmico de microondas (luz remanente del Universo temprano) no coinciden con hallazgos igualmente fiables obtenidos de mediciones astronómicas utilizando galaxias cercanas. Aunque las estimaciones de las dos técnicas para la constante de Hubble no son muy diferentes, a los astrónomos les preocupa que sean lo suficientemente distintas como para crear un problema grave. ¿O lo son? Como señala Baggott, en medio de la confusión, no sabemos si se trata de un problema real ni si unas mejores mediciones resolverán el problema.
Las variaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas revelan las semillas de las galaxias que observamos hoy.Crédito: ESA, Colaboración Planck/SPL
Además de la tensión de Hubble, el modelo cosmológico estándar actual tiene algunos otros problemas, entre ellos la falta de comprensión sobre materia oscura (si existe) es el más conocido. Los intentos de los científicos por explicar la energía oscura que «hacen estallar» el Universo y aceleran su expansión han fracasado estrepitosamente hasta ahora. De manera similar, los físicos no han podido explicar por qué el Universo se compone casi exclusivamente de materia sin prácticamente ningún rastro de antimateria. Estos problemas también se abordan en Discordanciade manera experta pero con menos detalle que la tensión del Hubble.
Dadas todas estas lagunas en la comprensión, los principales cosmólogos no están de acuerdo sobre si se requiere algún tipo de nueva física más allá del modelo estándar de física de partículas para remediar lo que unos pocos científicos consideran una crisis fundamental. La conclusión de Baggott es equilibrada: «Los argumentos a favor de una nueva física y las exigencias de repensar la cosmología no deberían restar valor a los extraordinarios logros de la astronomía y la cosmología durante el último siglo aproximadamente. Lo que estamos presenciando es simplemente la empresa científica en acción, y esto es a menudo confuso e incoherente».
