Hace 90 años, en 1929, el astrofísico estadounidense Edwin Hubble, quien entonces trabajaba en el Observatorio de Monte Wilson (a 32 kilómetros de Los Ángeles, California) con el mayor telescopio del mundo (el Telescopio Hooker the 2.5m de tamaño) publicó su investigación sobre la distancia a 24 «nebulosas extragalácticas». Por aquel entonces, hasta la palabra «galaxia» era novedosa, porque no había pasado ni una década de que se confirmara (en parte, gracias a las observaciones del mismo Hubble) que el Universo era mucho más grande que «la Vía Láctea» o nuestra Galaxia. En el estudio de 1929 Hubble encontró una estrecha relación entre la distancia a estos objetos extragalácticos y la velocidad que parecía que se alejaban de nosotros.
Era evidente: cuanto más lejos se hallaba la galaxia, más rápido parece alejarse de nosotros. Esta observación, que usa el famoso «efecto Doppler» en Física que todos hemos experimentado montones de veces (por ejemplo, el pitido de una ambulancia se hace más agudo si se acerca a nosotros, para luego pasar a ser más grave cuando se aleja de nosotros), apoyaba completamente la idea de que el Universo se encuentra en expansión. Esta hipótesis llevaba ya tiempo circulando entre los físicos. En 1927 el monje belga George Lemaitre ya había usado las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein para proponer de forma teórica que el Universo estaba en expansión. Aunque durante décadas la relación entre velocidad y distancia a las galaxias se ha conocido como «Ley de Hubble», una resolución de la Unión Astronómica Internacional en octubre de 2018 la rebautizó como «Ley de Hubble-Lemaitre».
El parámetro de escala entre velocidad de expansión (medida en km/s) y distancia (medida en mega-parsecs, o 3.26 millones de años luz) se conoce como «constante de Hubble» (a éste no se le cambió el nombre) y es un ingrediente fundamental en Cosmología. Por ejemplo, si el valor de la constante de Hubble fuera de 100 (unidades de km/s/Mpc), una galaxia que estuviese a 3.26 millones de años luz de nosotros parece que se aleja a 100 km/s, una galaxia a 32.6 millones de años luz lo haría a 1000 km/s, y otra galaxia a 326 millones de años luz se alejaría a 10000 km/s. Además, la inversa de la constante de Hubble proporciona (salvo pequeñas modificaciones) la edad del Universo.
Durante el resto del siglo XX los astrofísicos se afanaron en encontrar el valor exacto de la constante de Hubble. El problema no era medir la velocidad a la que se alejan las galaxias, esto es relativamente fácil usando espectroscopía (aunque algunas correcciones no triviales sí deben hacerse). Lo difícil es calcular la distancia a las galaxias. En efecto, calcular distancias a objetos astronómicos es uno de los mayores retos en esta ciencia. Existen varios métodos para ello. Por ejemplo, gracias la relación que encontró la astrónoma Henrietta Leavitt en 1912 se pueden usar unas estrellas variables (su brillo cambia de forma periódica) conocidas como cefeidas para conocer la distancia. Con este método el astrofísico estadounidense Allan Sandage (en muchos aspectos, sucesor de Hubble) consiguió en 1956 que la constante de Hubble tenía un valor de 75 (km/s/Mpc). Pero había estudios que movían esta constante entre los valores 50 y 100.
Precisamente con el objetivo principal de medir estrellas cefeidas en galaxias no muy lejanas y así precisar el valor de la constante de Hubble fue lanzado en 1990 el famoso telescopio que lleva su nombre: el Telescopio Espacial Hubble (NASA/ESA). Gracias a sus datos hemos conseguido determinar muy bien el valor de la constante de Hubble. El último estudio se publicó hace un par de semanas. De nuevo, usando unas 70 estrellas variables cefeidas en la Gran Nube de Magallanes (una galaxia enana satélite de la Vía Láctea que se ve a simple vista desde el Hemisferio Sur), a las que se han unido observaciones en galaxias usando supernovas (otra manera de determinar distancias), un equipo de astrofísicos liderados por al astrónomo estadounidense Adam Riess han conseguido estimar que la constante de Hubble es de 74.03 km/s/Mpc, con un error del 1.9%.
Esta nueva estimación de la constante de Hubble ha conmocionado a la comunidad astrofísica mundial porque confirma algo que se llevaba ya varios años sospechando.
Como se comentó antes, existen varios métodos para calcular la constante de Hubble. Uno de los que más se han usado en las últimas décadas es estudiando la radiación cósmica de fondo, el eco del Big Bang que se observa en todas direcciones. Gracias a los datos proporcionados por el satélite Planck (Agencia Espacial Europea) y los modelos cosmológicos más precisos que disponemos actualmente, en 2018 se estimó que la constante de Hubble es de sólo 67.4 km/s/Mpc, con un error del 0.74%. Y aquí salta la controversia: ¿cómo puede ser que dos medidas de lo mismo den distintos resultados? Aunque los métodos sean distintos, si entendemos la física del Universo los valores deberían ser iguales, dentro de los errores.
Precisamente por eso la controversia es tan interesante: hay algo mal en los modelos cosmológicos. O, mejor dicho, hay algo que falta en ellos. Por el momento se están dando varias explicaciones posibles a la discrepancia entre las medidas de la constante de Hubble, pero posiblemente encontrar la solución llevará más de una década. Adam Riess fue uno de los ganadores del Premio Nobel de Física de 2011 al ser uno de los líderes de uno de los dos equipos que confirmó la expansión acelerada del Universo, lo que obliga a incluir la «energía oscura» en los modelos cosmológicos. Los descubridores de la nueva Física escondida en la discrepancia de la constante de Hubble bien podrían llevarse otro Premio Nobel en el futuro. ¿Será uno de ellos Adam Riess otra vez?.
