Una supernova única podría revelar la verdadera velocidad del universo

Los científicos han sabido durante casi un siglo que el universo se encuentra en expansión, pero la tasa exacta de esa expansión sigue siendo incierta. 

Este debate ha planteado incluso interrogantes sobre el modelo estándar de la cosmología. Recientemente, investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), la Universidad Ludwig Maximilians (LMU) y los Institutos Max Planck MPA y MPE identificaron y analizaron un tipo extremadamente raro de supernova que podría proporcionar una nueva forma independiente de medir cuán rápido está creciendo el universo.

El objeto en el centro de este descubrimiento es una supernova superluminosa ubicada a unos 10 mil millones de años luz de distancia. Esta brilla mucho más que las explosiones estelares típicas. 

Lo que la hace especialmente notable es cómo aparece en el cielo: en lugar de un solo punto de luz, se manifiesta cinco veces, creando un impresionante espectáculo cósmico causado por el lente gravitacional.

A medida que la luz de la supernova viaja hacia la Tierra, pasa cerca de dos galaxias en primer plano. Su gravedad curva la luz y la envía por múltiples caminos. 

Debido a que cada camino tiene una longitud ligeramente diferente, la luz de cada imagen llega en diferentes momentos. Al medir cuidadosamente estos retrasos, los científicos pueden calcular la tasa actual de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble.

Sherry Suyu, profesora asociada de cosmología observacional en TUM y miembro del Instituto Max Planck de Astrofísica, explica: "Apodamos a esta supernova SN Winny, inspirados en su designación oficial SN 2025wny. 

Es un evento extremadamente raro que podría desempeñar un papel clave en la mejora de nuestra comprensión del cosmos. 

La probabilidad de encontrar una supernova superluminosa perfectamente alineada con un lente gravitacional adecuado es inferior a una en un millón. Pasamos seis años buscando un evento así al compilar una lista de lentes gravitacionales prometedores, y en agosto de 2025, SN Winny coincidió exactamente con uno de ellos."

Imágenes de alta resolución revelan un sistema único

Las supernovas lensed gravitacionalmente son extremadamente raras, lo que significa que hasta ahora se han realizado solo un número limitado de estas mediciones. Su fiabilidad depende en gran medida de cuán precisamente los científicos puedan determinar las masas de las galaxias que curvan la luz, ya que esas masas controlan la fuerza del efecto de lente.

Para mejorar esas mediciones, investigadores de MPE y LMU utilizaron el Telescopio de Gran Binoculares en Arizona, EE. UU. Equipado con dos espejos de 8.4 metros y un sistema de óptica adaptativa que reduce la distorsión atmosférica, el telescopio produjo la primera imagen color de alta resolución de este sistema.

La imagen muestra dos galaxias de lente en el centro, rodeadas por cinco puntos de luz azulados que representan las múltiples imágenes de la supernova. Esta configuración es inusual, ya que la mayoría de los sistemas similares producen solo dos o cuatro imágenes. 

Al analizar las posiciones de las cinco imágenes, Allan Schweinfurth (TUM) y Leon Ecker (LMU), miembros junior del equipo, crearon el primer modelo detallado de cómo se distribuye la masa en las galaxias que actúan como lente.

"Hasta ahora, la mayoría de las supernovas lensed eran amplificadas por cúmulos de galaxias masivas, cuyas distribuciones de masa son complejas y difíciles de modelar", comenta Allan Schweinfurth. "SN Winny, sin embargo, está lensed por solo dos galaxias individuales. 

Encontramos distribuciones de luz y masa en general suaves y regulares para estas galaxias, lo que sugiere que no han colisionado en el pasado a pesar de su aparente proximidad. La simplicidad del sistema ofrece una oportunidad emocionante para medir la tasa de expansión del universo con alta precisión."

Dos métodos, dos resultados muy diferentes

Actualmente, los astrónomos dependen de dos enfoques principales para medir la constante de Hubble, pero no coinciden entre sí. Esta discrepancia se conoce como la tensión de Hubble.

Un método se centra en galaxias cercanas y construye mediciones de distancia paso a paso, similar a escalar una escalera. Dado que cada paso depende del anterior, este enfoque se denomina la escalera de distancia cósmica. 

Utiliza objetos con brillo conocido para estimar distancias y luego compara esas distancias con cuán rápido se están alejando las galaxias. Sin embargo, como involucra muchos pasos de calibración, pequeñas incertidumbres pueden acumularse y afectar el resultado final.

El segundo método analiza el universo temprano estudiando el fondo cósmico de microondas, la tenue radiación que quedó del Big Bang. Usando modelos de cómo evolucionó el universo, los científicos pueden calcular la tasa actual de expansión. Si bien este método es muy preciso, depende en gran medida de supuestos sobre la historia del universo, que aún se están examinando y debatiendo.

Un nuevo método de un solo paso para medir la constante de Hubble

Ahora está surgiendo una tercera técnica basada en supernovas lensed gravitacionalmente como SN Winny. Stefan Taubenberger, un miembro clave del equipo de la profesora Suyu y autor principal del estudio de identificación de la supernova, explica que medir los retrasos de tiempo entre las múltiples imágenes, combinado con el conocimiento de la masa de las galaxias que actúan como lente, permite a los científicos determinar directamente la constante de Hubble: "A diferencia de la escalera de distancia cósmica, este es un método de un solo paso, con menos y completamente diferentes fuentes de incertidumbres sistemáticas."

Los astrónomos de todo el mundo continúan observando SN Winny utilizando telescopios tanto terrestres como espaciales. Se espera que estas observaciones proporcionen nuevos datos importantes que podrían ayudar a resolver el desacuerdo de larga data sobre cuán rápido se está expandiendo el universo.

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