Cómo la lente gravitacional ayuda a medir con más precisión la expansión del universo

Uno de los mayores debates actuales en cosmología es saber exactamente a qué velocidad se expande el universo. Las mediciones no coinciden y esa diferencia podría apuntar a una nueva física que todavía no entendemos. Por eso los astrónomos buscan métodos alternativos para comprobar si los cálculos tradicionales son realmente fiables.

Un nuevo estudio, con participación de la Universidad de Tokio, demuestra que existe una forma independiente de medir la expansión cósmica usando un fenómeno sorprendente: la lente gravitacional. Esta técnica aprovecha cómo la gravedad de una galaxia masiva curva y desvía la luz de objetos más lejanos, como si fuese una lente natural en el espacio.

Cuando las condiciones son adecuadas, la luz de un cuásar distante —un agujero negro supermasivo que brilla de forma intensa— llega a nosotros por varios caminos distintos. Cada uno atraviesa diferentes regiones de la galaxia que actúa como lente, y por eso cada rayo tarda un tiempo diferente en llegar. Las imágenes aparecen duplicadas o multiplicadas, ligeramente distorsionadas y separadas. Si el cuásar cambia de brillo, esos cambios se repiten en todas las imágenes, pero desfasados en el tiempo.

Ese pequeño desfase es la clave. Midiéndolo con precisión, y conociendo la distribución de masa en la galaxia lente, los astrónomos pueden deducir la velocidad a la que el universo se expande. Este método se llama cosmografía de retardo temporal y no depende de las escalas de distancia tradicionales, como las supernovas o las estrellas cefeidas.

En su artículo, el equipo analizó ocho sistemas de lentes gravitacionales que contienen cuásares distantes. Para ello, utilizaron datos combinados de telescopios espaciales y terrestres, incluido el Telescopio Espacial James Webb. Con estos datos refinados, obtuvieron una medición de la constante de Hubble que coincide con las observaciones de objetos más cercanos, pero no con las mediciones del universo temprano basadas en el fondo cósmico de microondas.

Esta discrepancia, conocida como “tensión de Hubble”, es uno de los mayores enigmas de la cosmología moderna. Si ambas mediciones son correctas, significaría que algo en nuestra comprensión del universo falta o está incompleto. Podría ser una pista de nueva física, o quizá una señal de que los modelos actuales necesitan revisarse.

Los investigadores destacan que su método es totalmente independiente de los anteriores. Eso significa que, si existiera un error sistemático en las técnicas tradicionales, este enfoque no debería verse afectado. Y, aun así, sus resultados siguen apuntando a la misma tensión entre el universo cercano y el universo temprano.

El trabajo también subraya los desafíos. Uno de los mayores es conocer con precisión cómo se distribuye la masa dentro de la galaxia que actúa como lente. Si el modelo de masa no es exacto, la medición final puede variar. Para mejorar la precisión, será necesario ampliar la muestra a docenas o incluso cientos de sistemas de lentes gravitacionales.

Aun así, el método ya ha demostrado su potencial. El equipo logró una precisión del 4,5%, pero su objetivo es llegar al 1% o 2%, suficiente para confirmar definitivamente si la tensión de Hubble es real o solo una ilusión provocada por datos incompletos.

La expansión del universo es un tema central en la cosmología moderna, y avances como este muestran que incluso fenómenos tan extraños como una galaxia actuando como lupa cósmica pueden ofrecer respuestas. Con más observaciones y mejores modelos, los astrónomos esperan resolver uno de los misterios más importantes del cosmos.

Fuente: Universidad de Tokio