Nueva estimación local de la constante de Hubble que apoya el valor cosmológico

Por Francisco R. Villatoro, el 18 julio, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Planck • Science ✎ 8

Cada nueva estimación independiente del valor actual de la constante de Hubble apoya la estimación cosmológica. Se acaba de publicar una estimación de 69.8 ± 1.9 km/s/Mpc basada en una calibración de la rama de gigantes rojas (TRGB, por Tip of the Red Giant Branch) aplicada a supernovas tipo Ia; este valor es compatible (a una sigma) con el valor estimado por el modelo cosmológico ΛCDM (67.4 ± 0.5 km/s/Mpc). A pesar de usar supernovas Ia, este método es independiente del método de la escalera de distancias que usa cefeidas y supernovas Ia, que conduce a 73.9 ± 1.6 km/s/Mpc (a 3 sigmas del nuevo valor). El valor cosmológico sigue tan robusto como siempre.

La gran diferencia entre el método de la escalera distancias y el nuevo método es cómo se calibra la distancia a las supernovas Ia. Con la escalera de distancias se usan estimaciones basadas en cefeidas, es decir, se estima la pendiente de una recta apoyándola en la pendiente de otra recta que a su vez se apoya en otra recta; pero todos lo que investigamos en métodos numéricos sabemos que estimar derivadas está sujeto a muchos errores (el algoritmo de cálculo de derivadas es numéricamente inestable, a diferencia del cálculo de integrales, que es numéricamente estable). Con el nuevo método solo se usa la distancia a la Gran Nube de Magallanes (18.477 ± 0.004 (stat) ± 0.020 (sys) mag); para estimarla se usan 20 estrellas binarias eclipsantes así como la paralaje de una cefeida gracias al telescopio espacial Spitzer. Más allá de los detalles técnicos, lo más importante es que la nueva calibración de distancias es independiente de la escalera de distancias.

En mi opinión, lo más relevante de la nueva medida de la constante de Hubble es que muestra que no hay ninguna anomalía local en el universo cercano que explique la medida basada en la escalera de distancias; su único problema es que está mal calibrada porque incluye errores sistemáticos y por ello su valor cambia mucho cuando se calibra de otra forma. Así de sencillo. El nuevo artículo es Wendy L. Freedman, Barry F. Madore, …, Mark Seibert, “The Carnegie-Chicago Hubble Program. VIII. An Independent Determination of the Hubble Constant Based on the Tip of the Red Giant Branch,” Astrophysical Journal, In Press (2019), arXiv:1907.05922 [astro-ph.CO] (12 Jul 2019). Más información divulgativa en Davide Castelvecchi, “How fast is the Universe expanding? Cosmologists just got more confused,” News, Nature, 16 Jul 2019; Peter Coles @telescoper, “The Hubble Constant from the Tip of the Red Giant Branch,” In the dark, 16 Jul 2019

La estimación cosmológica del valor actual de la constante de Hubble es muy robusta, si se acepta la validez del modelo cosmológico de consenso. Como no hay indicios de que no sea válido, no hay razones por las que dudar sobre el resultado de extrapolar el valor de la constante de Hubble H(z) desde z ≈ 1100 hasta z = o (salvo para los cosmólogos teóricos cuyo objetivo es ir más allá del ΛCDM y deben ondear la bandera de la duda metódica cartesiana). Las medidas usando ondas gravitacionales (LCMF, 16 oct 2017), y cartografiados de la energía oscura (LCMF, 02 nov 2017), entre otras, apoyan la estimación cosmológica (aunque algunas solo la apoyaban como con las lentes gravitacionales (LCMF, 09 feb 2017), dado que H0LiCOW XIII ya no la apoya, arXiv:1907.04869 [astro-ph.CO]). El único problema es que sus errores estadísticos ahora mismo son muy grandes, aunque bajarán bastante en los próximos años; yo no tengo razones para dudar de que, cuando esto ocurra, su valor se acercará al cosmológico.

Sin embargo, los detractores del modelo cosmológico ΛCDM prefieren la medida del grupo de Adam G. Riess, Nobel de Física 2011, a casi cinco sigmas del valor cosmológico (LCMF, 27 abr 2019). Hacen oídos sordos a los indicios sobre posibles errores sistemáticos en dicha medida (LCMF, 28 may 2018); máxime cuando la escalera de distancias da vértigo solo de contemplarla. Para ellos el «problema de la constante de Hubble» (LCMF, 12 jun 2017) es una prueba firme de que el modelo ΛCDM debe ser modificado. Así la tensión entre el valor cosmológico de la constante de Hubble y su estimación local se transforma en un tema que acaba apareciendo una y otra vez en este blog (LCMF, 03 jun 2016); como yo mismo siempre repitiendo hasta la saciedad de que hay errores sistemáticos en la escalera de distancias. Pero ellos repiten siempre, soslayando su sesgo de autoridad, que siguen la doctrina de Riess (que busca un segundo Premio Nobel): hay pruebas a casi cinco sigmas de que el modelo ΛCDM debe ser modificado. Pero, lo siento, repito, no las hay.



8 Comentarios

  1. «Las medidas usando ondas gravitacionales (LCMF, 16 oct 2017), lentes gravitacionales (LCMF, 09 feb 2017), y cartografiados de la energía oscura (LCMF, 02 nov 2017), entre otras, apoyan la estimación cosmológica.»

    Bueno, en realidad, las últimas estimaciones de Ho por lentes gravitacionales (H0liCOW) se acercan más a las de la escalera de distancias (Riess) que a la cosmológica (Planck) :
    https://arxiv.org/pdf/1907.04869.pdf

  2. El astrónomo Hubble tuvo ya serios problemas con su constante homónima, pues le atribuyó un valor tan alto que implicaba el disparate de un Universo más joven que la Tierra. Convencido de que sus cálculos eran correctos (en realidad eran erróneos porque había subestimado mucho las distancias cósmicas), Hubble prefirió evitar la grotesca contradicción negando por las bravas la expansión del Universo y mantuvo obcecadamente dicha negación hasta el fin de sus días.

  3. “We close by reiterating that the new TRGB results do not resolve the current H0 tension. Stated most simply, they agree with both the Planck and Cepheid H0 values. If taken alone, the TRGB results compared to those of Planck would suggest that there is no need for additional physics beyond the current standard cosmological model. However, there is strong motivation for using independent local measurements to test
    the standard model and its extrapolation to the present day. As noted above, if we
    combine the TRGB and Cepheid measurements and determine an independent local H0 value, the tension with Planck is at a 3.7σ level, a significant tension, albeit lower than that seen for the Cepheids alone. Our results suggest that there is more work to be done to reduce systematic errors in the local distance scale before additional physics beyond the standard model is unequivocally called for. Whichever way the tension ultimately resolves, confirming the standard model, or pointing the way to
    additional physics [=refutación de lambda-cdm], this issue remains one of the most important in cosmology today.”

    Este parágrafo en la parte de conclusiones de la memoria citada en esta entrada resume mejor el valor real de la nueva medición que el redactado de Francis, sesgado y tendencioso hasta el extremo -y además, con apreciaciones erróneas como ha señalado ya otro comentarista.

    ¡Recomiendo leer la propia memoria antes de sacar conclusiones equivocadas!

    1. Jesús:

      No estoy de acuerdo. De hecho los argumentos de Francis al respecto de la inestabilidad numérica del método de calibración en el método de escalera y la referencia al trabajo de Peacock son fuertes y muy convincentes ¿De verdad no lo os parecen a usted?. Además hay un detalle; suponga un momento que Riess tiene razón, entonces habría que explicar como es que las medidas cosmológicas (robustas y al menos dos independientes) fallan. Esto no es tan sencillo como explicar lo contrario, esto es, hay errores sistemáticos en las medidas astrofísicas (de una sola fuente susceptible a los problemas de estimación mencionados).

      Por supuesto que también es interesantísimo saber de la estimación por ondas gravitacionales (me sigue pareciendo absolutamente increíble que esto sea posible), pero, como ha mencionado Francis en otros post; será hasta mediados (o finales) de la década de 2020 que se tengan poblaciones estadísticamente significantes de eventos para confiar en estas mediciones a un nivel comparable al que ya se puede hacer con las estimaciones cosmológicas.

      La postura de Francis es lúcida, ortodoxa y muy bien sustentada. En fin, el tiempo lo dirá; son tiempos apasionantes para la cosmología de precisión … aunque me repita: Me parece increíble estar vivo en los comienzos de la cosmología de ondas gravitacionales y que estas “tensiones” estimulen su refinamiento.

      Saludos

  4. Se prefiere el nombre de constante de Hubble-Lemaître, para hacer justicia a Lemaître, que fue el primero que postuló dicha constante en un modelo cosmológico.

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