Burbuja de Hubble (astronomía)

En astronomía, una burbuja de Hubble sería "una desviación del valor local de la constante de Hubble respecto a su valor promedio global" ^{[ 1 ]} o, más técnicamente, "un monopolo local en el campo de velocidad peculiar , posiblemente causado por un vacío local en la densidad de masa " ^{[ 2 ] .}

La constante de Hubble, que recibe su nombre del astrónomo Edwin Hubble , cuyo trabajo puso de manifiesto la expansión del universo , mide la velocidad a la que se produce dicha expansión. De acuerdo con el principio copernicano de que la Tierra no se encuentra en una posición central y especialmente favorecida, cabría esperar que la medición de esta constante en cualquier punto del universo arrojara el mismo valor. Si, por otro lado, la Tierra estuviera en el centro o cerca del centro de una región de muy baja densidad del espacio interestelar (un vacío relativo), la expansión local sería más rápida debido a la falta de masa cercana que la frenara. Por lo tanto, las estrellas dentro de dicha "burbuja de Hubble" se alejarían de la Tierra a una velocidad superior a la de la expansión general del universo. ^{[ 1 ] [ 3 ]} Esta situación podría proporcionar una alternativa a la energía oscura para explicar la aparente aceleración del universo ^{[ 3 ]} o contribuir a las explicaciones de la tensión de Hubble . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

En 1998, Zehavi et al. informaron evidencia que respalda la existencia de una burbuja de Hubble. ^{[ 6 ]} La sugerencia inicial de que las velocidades de corrimiento al rojo locales difieren de las observadas en otras partes del universo se basó en observaciones de supernovas de tipo Ia , a menudo abreviadas como "SNe Ia". Estas estrellas se han utilizado como marcadores de distancia de candelas estándar y fueron clave para las primeras observaciones de energía oscura . ^{[ 7 ]}

Zehavi et al. estudiaron las velocidades peculiares de 44 SNe Ia para comprobar la existencia de un vacío local, e informaron que la Tierra parecía estar dentro de un vacío relativo de aproximadamente un 20 % de subdensidad, rodeado por una capa densa, una "burbuja". ^{[ 6 ]}

En 2007, Conley et al. examinaron las comparaciones de datos de color de las supernovas Ia teniendo en cuenta el efecto del polvo cósmico en galaxias externas. Concluyeron que los datos no respaldaban la existencia de una burbuja de Hubble local. ^{[ 2 ]}

En 2010, Moss et al. analizaron el modelo de la burbuja de Hubble, aunque sin usar ese nombre, ^{[ 1 ]} afirmando: "La sugerencia de que ocupamos una posición privilegiada cerca del centro de un gran vacío no lineal y casi esférico ha atraído recientemente mucha atención como alternativa a la energía oscura". ^{[ 3 ]} Al observar no solo los datos de supernovas, sino también el espectro del fondo cósmico de microondas , la nucleosíntesis del Big Bang y otros factores, concluyeron que "los vacíos están en fuerte tensión con los datos. En particular, los modelos de vacíos predicen una tasa de Hubble local muy baja, sufren de un 'problema de envejecimiento' y predicen mucha menos estructura local de la que se observa". ^{[ 3 ]}

Los modelos de vacío local proponen una gran área de densidad inferior a la media, por lo que suelen hacer o implicar predicciones estocásticas que pueden ser refutadas por estudios astronómicos. Por ejemplo, bajo un modelo de vacío local, se esperaría un número inusualmente bajo de galaxias cercanas, por lo que las observaciones que indiquen un número promedio de galaxias cercanas constituirían evidencia que lo refuta. Se sugiere que los datos de un estudio infrarrojo publicado en 2003, el Two Micron All Sky Survey , concuerdan con una subdensidad local de aproximadamente 200 megaparsecs (Mpc) de diámetro. ^{[ 8 ]} Esta hipótesis ha recibido apoyo adicional de estudios posteriores de estudios fotométricos y espectroscópicos de galaxias. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Además, se han propuesto vacíos más grandes ( Vacío KBC ) de hasta 600 Mpc de escala sobre la base de estudios de densidad de luminosidad de galaxias. ^{[ 11 ]}

Las mediciones de la constante de Hubble varían, con cifras recientes que suelen oscilar entre aproximadamente 64 y 82 (km/s)/Mpc, una diferencia considerada demasiado significativa para ser explicada por casualidad y demasiado persistente para ser explicada por error. ^{[ 12 ]} Las mediciones del fondo cósmico de microondas tienden a dar como resultado valores más bajos que las mediciones por otros medios, como la fotometría y la escalera de distancias cósmicas . Por ejemplo, los datos de radiación de fondo cósmico del Telescopio Cosmológico de Atacama implican que el universo debería estar expandiéndose más lentamente de lo que se observa localmente. ^{[ 13 ]} En 2013, se realizaron mediciones de densidad de luminosidad de galaxias de una amplia muestra de estudios espectroscópicos. El análisis estadístico resultante implica que la densidad de masa local puede ser menor que la densidad de masa promedio del universo. La escala y amplitud de esta subdensidad podrían resolver la aparente discrepancia entre las mediciones locales directas de la constante de Hubble y los valores calculados a partir de las mediciones del fondo cósmico de microondas de Planck . ^{[ 11 ]}

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