Nueva estimación de la constante de Hubble usando ondas gravitacionales

Por Francisco R. Villatoro, el 26 agosto, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 5

El nacimiento de la cosmología basada en ondas gravitacionales (LCMF, 16 oct 2017) se asocia a la primera estimación de la constante de Hubble usando la onda gravitacional GW170817. El análisis de la evolución posterior de la señal electromagnética en radio de la fuente permite reducir el error de esta primera estimación. Se publica en Nature Astronomy una nueva estimación de H0 = 70.3+5.3−5.0 km/s/Mpc (al 68% CL), que hay que comparar con la estimación original de H0 = 70.0+12.0−8.0 km/s/Mpc; usando este tipo de análisis combinado GW+EM se estima que bastarán unas 15 señales tipo GW170817 (antes se pensaba que serían necesarias más de 50) para resolver el problema de la constante de Hubble. En el año de observación de LIGO/Virgo O3 se espera observar unas diez.

La constante de Hubble (H0) es el valor actual (z=0) del parámetro de Hubble H(z), que mide la tasa de expansión cósmica (relativa a su factor de escala). Las ondas gravitacionales observadas con astronomía multimensajero (acompañadas de una señal electromagnética) se pueden usar como candelas estándar para medir distancias. Así permiten estimar la constante de Hubble de forma independiente al modelo cosmológico de consenso y a la escalera de distancia basada en cefeidas, supernovas Ia y otras candelas estándar. La nueva estimación se basa en el ajuste de un modelo teórico del chorro relativista en la fuente de la onda gravitacional (una fusión de estrellas de neutrones); este chorro colimado se ha seguido mediante ondas de radio (VLBI). Desde el punto de vista terrestre es un chorro superlumínico, lo que permite estimar con precisión su ángulo de emisión. Gracias a ello se mejora el análisis de la onda gravitacional reduciéndose las estimaciones del ángulo de emisión y su distancia. Esta última permite reducir la incertidumbre de la estimación de la constante de Hubble.

El artículo es K. Hotokezaka, E. Nakar, …, A. T. Deller, “A Hubble constant measurement from superluminal motion of the jet in GW170817,” Nature Astronomy (08 Jul 2019), doi: 10.1038/s41550-019-0820-1arXiv:1806.10596 [astro-ph.CO] (27 Jun 2018); nótese que hay pequeñas diferencias en la estimación original en arXiv y la publicada en Nature Astronomy.

La curva naranja muestra la estimación de la relación distancia (Mpc) y ángulo de observación (grados) basada en la onda gravitacional GW170817. La curva morada muestra dicha estimación usando la curva de luz (LC) y la señal de radio (VLBI) de la fuente. La combinación de ambas estimaciones conduce a la curva azul (GW+VLBI+LC). Gracias a la gran reducción en la incertidumbre de estos parámetros se logra una estimación de la constante de Hubble con un error de ~7 %. Al ritmo actual de detección de ondas gravitacionales (LCMF, 28 abr 2019; LCMF, 15 jul 2019) en un par de años podríamos tener una estimación de H0 con un error cercano al 1 %. Habrá que estar al tanto.



5 Comentarios

  1. Un pequeño detalle. El acrónimo VLBI obviamente no se refiere a las ondas de radio, sino a la técnica que se ha usado para detectarlas (very long baseline interferometry).

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