Nuevos datos de DESI cambian el valor local de la constante de Hubble ✦
El análisis de las oscilaciones acústicas de bariones (BAO) con datos de DESI reveló evidencia de la evolución de la energía oscura. El uso de modelos w0wa, preferidos por los datos de DESI, conduce a una disminución de la constante de Hubble local H0 de hasta 2.5 km/s/Mpc respecto a la estimación en ΛCDM. Al imponer restricciones a partir de datos del fondo cósmico de microondas (CMB) y supernovas de tipo Ia (SNIa), el cambio se reduce: para la combinación DESI+CMB, la disminución es de 1.1 ± 0.38 km/s/Mpc, y para DESI+CMB+SNIa, 0.5 ± 0.1 km/s/Mpc. La dependencia de las mediciones locales de H0 del trasfondo cosmológico y las débiles restricciones en cosmología a bajos desplazamientos al rojo señalan la importancia de este efecto para el problema de la tensión de Hubble.
Context
Desde que Edwin Hubble descubrió la expansión del universo, la constante de Hubble se convirtió en un número clave en cosmología. Sin embargo, su valor exacto sigue siendo objeto de debate: la diferencia entre las mediciones locales y las inferidas del fondo cósmico de microondas (descubierto por Arno Penzias), que lleva la impronta de los primeros instantes después del Big Bang, se conoce como la tensión de Hubble. Tradicionalmente se suponía que las mediciones locales eran insensibles a los detalles de la cosmología de fondo, pero la creciente precisión (con enfoques desarrollados por Adam Riess y otros) obliga a reconsiderar esta suposición. Los nuevos datos de expansión, obtenidos mediante espectroscopía de millones de galaxias con el instrumento DESI, que apuntan a una evolución de la energía oscura, podrían cambiar sustancialmente el panorama.
Methods
Los autores utilizaron los datos de la Red de Distancias de Hubble (H0DN) –una combinación de mediciones locales de distancias a corrimientos al rojo z ~ 0,1– y un código abierto para extraer H0. Para evaluar la influencia del modelo cosmológico, variaron los parámetros de la energía oscura: en los modelos wCDM y w0wa, donde w es el parámetro de la ecuación de estado y wa su evolución. La densidad de materia ΩM incluye la materia oscura y la materia ordinaria. Usando cadenas de Markov del análisis conjunto de DESI DR2 BAO, datos del CMB y supernovas de tipo Ia, ponderaron los valores de H0 según la probabilidad de los modelos.
Results
Para ΛCDM fijo y densidad de materia ΩM=0,3, el H0 local = 73,50 km/s/Mpc. Variar ΩM dentro de límites razonables cambia H0 solo en ±0,29 km/s/Mpc, pero surgen cambios más serios al permitir la evolución de la energía oscura. En el modelo wCDM con w lejos de -1, H0 puede disminuir en 2,7 km/s/Mpc. En el modelo w0wa preferido por DESI, con indicios de w0 = -1 - wa/3, el desplazamiento de H0 puede alcanzar 2,5 km/s/Mpc. El análisis conjunto con CMB y SNIa acota la región permitida: para DESI+CMB+SNIa, H0 = 73,03 ± 0,81(est.) ± 0,11(modelo) km/s/Mpc, es decir, 0,5 km/s/Mpc por debajo del valor base; para DESI+CMB la reducción es de 1,1 ± 0,38 km/s/Mpc. Por lo tanto, tener en cuenta la posible evolución de la energía oscura disminuye el valor local de H0.
Implications
Se demuestra que los cambios en la cosmología de fondo a bajos corrimientos al rojo pueden influir significativamente en las mediciones locales de la constante de Hubble, un efecto que antes se despreciaba. Esto no solo añade incertidumbre sistemática a las mediciones directas, sino que también muestra que la tensión de Hubble podría suavizarse parcialmente con modificaciones del universo tardío, no solo del temprano. Los resultados de DESI subrayan que el modelo estándar de expansión del universo ΛCDM podría ser incompleto.
Future development
Si los datos de DESI se confirman, será necesario revisar todas las mediciones locales de H0 teniendo en cuenta la energía oscura dinámica. Futuros relevamientos como Euclid y Roman proporcionarán BAO y supernovas más precisas, lo que permitirá acotar mejor el modelo w0wa. Además, será necesario estudiar modelos de energía oscura con motivación física, como campos escalares con congelamiento, y no solo la parametrización fenomenológica.
Impact
Este estudio impactará en el ámbito de la regla estándar cosmológica, la calibración de distancias locales mediante supernovas y cefeidas, y en la interpretación del fondo cósmico de microondas.
Next steps
Los próximos pasos incluyen reanalizar todos los conjuntos de datos de distancias locales en el marco de modelos w0wa, así como desarrollar métodos para incorporar conjuntamente las incertidumbres cosmológicas al medir H0.
Key open problems
El trabajo se relaciona directamente con el problema de la tensión de Hubble –la discrepancia entre los valores de H0 del universo temprano y tardío– y con el enigma de la naturaleza de la energía oscura, en particular su posible evolución en el tiempo.
🎯 En casi un siglo de mediciones de la constante de Hubble, su valor ha evolucionado desde los 500 km/s/Mpc originales (obtenidos por el propio Edwin Hubble) hasta los 73 actuales con una precisión de alrededor del 1%. A pesar de ello, el misterio de la tensión de Hubble sigue sin resolverse.
Key numbers
- Valor base de H0 (ΛCDM): 73.50 км/с/Мпк
- Desplazamiento máximo de H0 por el modelo w0wa: 2.5 км/с/Мпк
- Reducción de H0 para DESI+CMB+SNIa: 0.5 км/с/Мпк
- Error estadístico de H0DN: ±0.81 км/с/Мпк
- Corrimiento al rojo de las mediciones locales: z ~ 0.1