Hay nuevas pruebas sobre el envejecimiento del universo

La espectacular imagen del telescopio espacial James Web (JWST) del universo profundo, la visión más cercana al origen del Big Bang, muestra una densidad de galaxias mucho mayor de lo que habríamos esperado. Semejante cúmulo de galaxias en los orígenes es imposible, a no ser que asumamos que la formación temprana y la evolución de estrellas y galaxias ha ocurrido mucho antes de lo que hasta ahora se asumía, o bien que el universo es muchísimo más antiguo, millones de años más viejo de lo que creíamos.

Las observaciones del telescopio espacial James Webb desvelaron galaxias masivas y brillantes con una evolución incomprensible en un universo con una edad estimada de aproximadamente 13,8 Ga, según el modelo estándar (ΛCDM Constante Cosmológica Cold Dark Matter). Las galaxias descubiertas tenían que ser mucho más antiguas que el propio universo.

Estos desconcertantes descubrimientos obligan a revisar algo fundamental: cómo contamos años cósmicos.

Empezamos por la edad de las estrellas

De menos a más, si conocemos la edad de las estrellas más viejas tenemos una referencia para saber qué edad tiene la galaxia entera, y si conocemos la edad de muchas galaxias, podremos tener una referencia de la edad total del universo. Pero esto es tan relevante que tenemos que ser muy pulcros con los métodos que utilizamos.

La nucleocosmocronología ha servido, por ejemplo, para conocer la edad del Sol (4,57 ± 0,02 mil millones de años) y de la Vía Láctea, pero también para conocer cuales fueron las primeras estrellas.

El método se basa en medir la cantidad de Torio (232Th) y uranio (238U) que han tenido tiempo de producir las estrellas. También es posible conocer en qué fase se encuentran calculando cuánto combustible (hidrógeno) han consumido y cuánto les queda para abandonar su fase inicial.

Lo sabemos porque cambian de color. Las estrellas cromáticamente por encima de un cierto nivel de azul (conocido como “punto de desviación” o turnoff point, en inglés) ya habrán abandonado la secuencia principal, enrojeciéndose y aumentando su tamaño, mientras que las más rojas y pequeñas aún son estrellas jóvenes.

Conocida la edad de muchas estrellas podemos deducir la edad de los cúmulos globulares. Ahora, si la edad del universo se estima en 13,8 Ga (Giga años), hay que descontar a esta cifra el tiempo que media entre el Big Bang y la formación del cúmulo y tener en considerando un mínimo de tiempo empleado en su formación. Con todo esto, la edad de los cúmulos más antiguos no tendría que sobrepasar los 13,6 Ga.

La edad universal

Hasta ahora, los datos obtenidos en múltiples experimentos no se habían agrupado en un único modelo capaz de ofrecer una escala global de la edad universal, que abarque todo el dominio del tiempo. Tampoco existe una calibración cruzada sistemática y sólida que compare los valores obtenidos entre los diversos métodos empleados. De ahí que resulte un auténtico reto establecer la edad límite de los objetos del cosmos, es decir, averiguar el máximo de años transcurridos desde que se formaron.

Esto plantea un enorme desafío para limitar las edades de los objetos del universo. Con los nuevos datos del James Webb, no nos quedaba otra que empezar de cero, sin tener en cuenta los límites que teníamos establecidos. Volver a mirar pensando que los cúmulos, las galaxias y el universo entero pueden ser mucho más viejos de lo que establecía la física convencional.

Y esto es lo que hemos hecho: hemos investigado cúmulos globulares sin tener en cuenta el límite inferior de edad que se establecía para ellos. Y tenemos nuevas pruebas de que el universo es más “viejo” de lo que habíamos asumido.

Edad o apariencia de edad

La investigación de Rajendra P. Gupta, de la Universidad de Otario (Canadá), ya había hecho saltar la alarma. Su trabajo duplica la edad del universo establecida. Gupta anuncia que la edad del universo es 26,7 Ga, el doble de lo que pensábamos.

Este resultado permite explicar la existencia y la formación de galaxias masivas cuando el universo en teoría era aún joven. Los resultados de Gupta solucionan el dilema que planteaba la imagen del telescopio espacial James Webb.

La abundancia de estrellas azules

Nuestro trabajo aún ofrece más argumentos a favor del envejecimiento del universo. Desarrollamos un método más objetivo para determinar la edad basada en la abundancia de estrellas rezagadas azules (Blue Straggler o BS, en inglés) en los cúmulos globulares. Las rezagadas azules son estrellas que aparentan una edad menor que la del sistema estelar al que pertenecen.

Nunca se había intentado deducir las edades de los cúmulos globulares mediante este método.

En el trabajo realizado hemos demostrado que la aparición y/o formación de las rezagadas se inicia desde el origen del cúmulo. Eso implica que el número de estrellas BS sirve como indicador de la edad del conjunto.

Comprobamos que algunos cúmulos presentaban edades entre 14,7 y 21,6 Ga, lo que infería un universo de una edad en torno a 26 Ga, muy próximo a 26.7 Ga, el valor deducido por el modelo de Gupta.

El método desarrollado se ha dado a conocer en American Journal of Astronomy and Astrophysics.

No hay necesidad de materia oscura

Hay otros estudios que se alinean con nuestro resultado, como el que ha encontrado que las edades de algunas estrellas pobres en metales y muy viejas varían entre 13,3 Ga y 16.0 Ga.

Además, nuestros resultados van más allá: es posible explicar la presencia de galaxias masivas primitivas, la de los cúmulos globulares muy viejos y la de estrellas muy viejas sin necesidad de justificar la materia oscura.

Todo esto refuerza la defensa de una revisión crítica de los modelos que pronostican la existencia de una masa oscura, una energía oscura, así como la de los modelos ahora establecidos de la dinámica del universo.

Tenemos que crear modelos nuevos que se ajusten y respondan a lo que estamos observando.

Félix Llorente de Andrés, Investigador, Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation