5 de enero de 2009

Estableciendo el cero de la constante de Hubble

Imagen: NASA/JPL/Caltech

En la primera parte del siglo 20, el astrónomo de Carnegie Edwin Hubble descubrió que el Universo se está expandiendo. La tasa de expansión es conocida como la constante de Hubble. Su valor exacto se ha debatido durante esos 80 años. El valor de la constante de Hubble es un ingrediente clave para la determinación de la edad y el tamaño del Universo. En 2001, como parte del proyecto clave del Telescopio Espacial Hubble, un equipo de astrónomos dirigido por Wendy Freedman, de Carnegie, determinó con precisión las distancias a las galaxias lejanas que las usaron para determinar que el Universo se está expandiendo a un ritmo de 72 kilómetros por segundo por megaparsec. Si bien el debate había asolado en un factor de incertidumbre de más de dos veces constante de Hubble, Freedman y su equipo redujeron la incertidumbre a sólo un 10%. Y ahora ese número está a punto de ser reducido a un 3% con el nuevo Programa Hubble de Carnegie (CHP) usando el telescopio espacial Spitzer, de la NASA. Freedman, que es el director de los Observatorios de la Institución Carnegie, conducirá el esfuerzo, que incluye a Barry Madore y Eric Persson, de Carnegie, y a la becaria Spitzer Carnegie, Jane Rigby.

La propuesta Carnegie Hubble fue recientemente seleccionada por el Centro de Ciencias de Spitzer, en nombre de la NASA, como un programa de exploración científica del sexto ciclo utilizando Spitzer. Este telescopio espacial normalmente obtiene imágenes y espectros (huellas químicas) de los objetos detectando su calor, o su energía infrarroja (IR), entre las longitudes de onda de 3 y 180 micrones (un micrón equivale a un millonésimo de un metro). La mayor parte de la radiación infrarroja es bloqueada por la atmósfera de la Tierra, por lo que debe ser detectada desde el espacio. El proyecto clave de Hubble observó principalmente objetos distantes principalmente en longitudes de onda ópticas. En su fase post-criogénica, a partir de abril de 2009, Spitzer habrá agotado su helio líquido refrigerante pero aún será capaz de operar dos de sus detectores de imágenes que son sensibles al infrarrojo cercano. Esta porción del espectro electromagnético tiene numerosas ventajas, especialmente para la observación de estrellas variables Cefeidas, las llamadas "candelas estándar" que se utilizan para determinar las distancias a las galaxias distantes.

"El poder de Spitzer", explicó Freedman, "es tal que nos permiten virtualmente eliminar los efectos de disminución de brillo y oscurecimiento por el polvo. Nos ofrece la posibilidad de realizar las mediciones más precisas de las distancias a las cefeidas que se han hecho, y para poner a la incertidumbre en la constante de Hubble en el nivel de un pequeño porcentaje. "

Las cefeidas son estrellas pulsantes extremadamente brillantes. Sus períodos de pulsación están directamente relacionados con su luminosidad intrínseca. Así, mediante la medición de sus períodos y de su brillo aparente se puede determinar sus distancias y, por tanto, la distancia a las galaxias que las albergan. Al considerar la tasa medida con la cual las galaxias se alejan de nosotros en el Universo, cuanto más distantes lo hacen más rápido, podemos calcular la constante de Hubble y, a partir de ella, determinar el tamaño y la edad del Universo.

Una de las mayores incertidumbres que asolaban las anteriores mediciones de la constante de Hubble involucraba la distancia a la Nube Mayor de Magallanes (LMC), una galaxia relativamente cercana, que orbita alrededor de la Vía Láctea. Freedman y sus colegas comenzarán sus 700 horas de observaciones refinando la distancia a la LMC utilizando cefeidas recién calibradas en base a nuevas observaciones de Spitzer de estrellas similares en la Vía Láctea. A continuación, medirán distancias a las cefeidas de todas las galaxias más cercanas anteriormente observadas desde el suelo, durante el siglo pasado y por el proyecto clave, obtendrán las distancias a las galaxias en el Grupo Local y más allá. El Grupo Local, nuestro vecindario galáctico, se compone de unas 40 galaxias. El equipo será capaz, una vez más, de corregir las persistentes incertidumbres al observar en el IR cercano. Los errores sistemáticos, tales como las diferencias en la composición química entre las cefeidas que podrían afectar a la relación período-luminosidad, se examinarán usando los datos en infrarrojo. Spitzer comenzará a ejecutar el Programa de Carnegie Hubble en junio de 2009 y continuará durante, como mínimo, los próximos dos años.

"En la era de la cosmología de precisión uno de los factores clave en la obtención de los números fundamentales que describen la evolución temporal y la composición del Universo es la constante de Hubble. Diez por ciento simplemente no es suficiente. Los cosmólogos necesitan conocer la tasa de expansión del Universo con la más alta precisión y la mayor exactitud que le podamos entregar ", dijo el co-investigador de Carnegie, Barry Madore.

(jg) (mg)

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http://www.ciw.edu/