Tensió cosmològica confirmada
De les moltes preguntes obertes que encara desconcerten els físics, n’hi ha una —la més rellevant per als cosmòlegs— que cristal·litza en un sol nombre: la constant de Hubble (H0). Representa la relació entre la distància que té un objecte còsmic de nosaltres i la rapidesa amb què s’allunya de nosaltres a causa de l’expansió accelerada de l’univers. El trencaclosques prové de la discrepància estadísticament significativa entre els valors d’H0 obtinguts mitjançant diferents estratègies de mesura: el mètode tradicional, basat en l’observació d’objectes còsmics com les cefeudes, que són estels variables, i les supernoves, o un enfocament més indirecte que utilitza el fons còsmic de microones com a punt de partida per inferir H0.
De les moltes preguntes obertes que encara desconcerten els físics, n’hi ha una —la més rellevant per als cosmòlegs— que cristal·litza en un sol nombre: la constant de Hubble (H0). Representa la relació entre la distància que té un objecte còsmic de nosaltres i la rapidesa amb què s’allunya de nosaltres a causa de l’expansió accelerada de l’univers. El trencaclosques prové de la discrepància estadísticament significativa entre els valors d’H0 obtinguts mitjançant diferents estratègies de mesura: el mètode tradicional, basat en l’observació d’objectes còsmics com les cefeudes, que són estels variables, i les supernoves, o un enfocament més indirecte que utilitza el fons còsmic de microones com a punt de partida per inferir H0.
Si aquesta tensió de Hubble és real —és a dir, si els diferents valors d’H0 no els causen incerteses sistemàtiques en les mesures que encara no s’han trobat—, cal un replantejament profund del que es creia saber sobre l’evolució i la composició de l’univers.
En un article publicat ara a la revista Astronomy & Astrophysics, la col·laboració TDCOSMO documenta el seu darrer esforç per buscar un camí alternatiu per mesurar de manera precisa la constant de Hubble. Els resultats de l’equip donen suport a la tensió de Hubble entre les mesures d’H0 de l’univers tardà i primerenc. «Per a mi, els retards de temps de lent són fonamentals en la resolució de la tensió, ja que són totalment independents de qualsevol altre mètode i no impliquen calibratges complicats», explica Frédéric Courbin, investigador ICREA a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i a l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).
La col·laboració TDCOSMO utilitza la tècnica de la cosmografia de retard de temps per inferir el valor de la constant de Hubble. En l’article, l’equip aplica aquest mètode a una mostra de sondes còsmiques conegudes com a quàsars amb lents fortament definides. Un quàsar és un objecte distant i extremament brillant produït per un disc d’acreció de gas i pols que cau en un forat negre supermassiu al centre d’una galàxia.
Això es deu al fet que la galàxia lent —també anomenada deflector— actua una mica com una lent òptica col·locada en la trajectòria d’un feix de llum: deforma l’espai i, com a resultat, doblega i amplia la llum que prové d’un objecte de fons. En el cas d’un quàsar, la desviació de la llum produeix imatges de lent brillants i distorsionades al voltant de la galàxia lent.
De manera crucial, la signatura de la lent gravitacional en un quàsar observat no és només espacial, sinó també temporal. Si la intensitat de la radiació emesa per un quàsar varia amb el temps, els raigs de llum procedents de múltiples imatges d’un quàsar amb lent arriben amb retards temporals. La cosmografia amb retard temporal permet als investigadors mesurar el que es coneix com a distància de retard temporal. Sempre que el potencial gravitatori de la galàxia lent sigui prou conegut, els científics poden inferir H0 a partir de la distància de retard temporal i el desplaçament cap al vermell de la llum causat per l’univers en expansió.
Per obtenir el nou valor d’H0, l’equip de TDCOSMO va utilitzar tant dades recollides prèviament com dades noves obre vuit quàsars lents i va aprofitar els mètodes d’anàlisi millorats. Per a sis de les vuit galàxies lents, les dades relacionades amb la cinemàtica estel·lar van ser accessibles mitjançant l’espectrògraf NIRSpec del telescopi espacial James Webb. Les dades de cinemàtica estel·lar es refereixen al moviment de les estrelles en una galàxia: són especialment importants per abordar una font d’error important a l’hora de determinar H0 amb cosmografia de retard temporal. Altres dades es van recollir amb l’espectrògraf Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope de l’Observatori Europeu Austral (ESO), a Xile, i amb el Keck Cosmic Web Imager (KCWI) de l’Observatori Keck, a Hawaii.
Les últimes troballes de la col·laboració TDCOSMO subratllen el paper crític de les xarxes de recerca internacionals i la inversió sostinguda en ciència. Gràcies al suport visionari de la Fundació Nacional Suïssa per a la Ciència (SNSF), els investigadors van poder recollir dues dècades de mesures de retard temporal de quàsars amb lents utilitzant el telescopi suís Leonhard Euler que hi ha a l’ESO. Aquest esforç a llarg termini es va veure reforçat encara més amb el finançament europeu a través de la beca ERC Advanced Grant COSMICLENS (investigador principal: Frédéric Courbin).
Tot destacant la importància d’aquesta recerca, la Comissió Europea ha atorgat recentment una beca Synergy de dotze milions d’euros al projecte RedH0T, que aborda la tensió de Hubble i que codirigeixen els investigadors Licia Verde (ICREA-ICCUB) i Frédéric Courbin.
Article de referència:
Birrer, Simon et al. «TDCOSMO 2025: Cosmological constraints from strong lensing time delays». Astronomy & Astrophysics, novembre de 2025. DOI: 10.1051/0004-6361/202555801.
Galeria multimèdia
