Una colaboración global alcanza una precisión del 1 % en la medida de la expansión local del universo

Una colaboración internacional de astrónomos ha alcanzado la medida directa más precisa hasta la fecha del ritmo actual de expansión del universo. En un artículo que se publicará en la revista Astronomy & Astrophysics, la colaboración H0 Distance Network (H0DN) informa de un valor de la constante de Hubble de H₀ = 73,50 ± 0,81 km s⁻¹ Mpc⁻¹, que corresponde a una precisión ligeramente superior al 1 %.

El estudio es el resultado de un amplio esfuerzo comunitario iniciado en el taller "What's under the H0od? Towards Consensus on the local value of the Hubble Constant", que tuvo lugar en la sede del Instituto Internacional de Ciencias Espaciales (ISSI), en la ciudad de Berna, en marzo de 2025. El artículo completo se publicará en la revista Astronomy & Astrophysics. Una vez aceptado, el código del análisis se hará público a través de GitHub y de la Astrophysics Source Code Library.

Una red, no un único camino

Durante cerca de un siglo, los astrónomos han confiado en la llamada escala de distancias para medir la constante de Hubble (H₀), calibrando objetos cósmicos a distancias cada vez mayores mediante una secuencia de pasos interconectados. Pese a su gran éxito, este enfoque puede permitir que las incertidumbres se propaguen a lo largo de un único camino de medida dominante.

La colaboración H0DN adoptó una estrategia distinta: optó por una red local de distancias. Así pues, sustituyó la escala única por un marco matemático que conectaba simultáneamente muchos indicadores de distancia. La red enlaza sondas de distancia independientes y solapadas —incluyendo estrellas variables cefeidas, la punta de la rama de las gigantes rojas (TRGB), estrellas variables Mira, megamáseres, supernovas de tipo Ia y II, fluctuaciones de brillo superficial, la relación de Tully-Fisher y el plano fundamental— en un único análisis coherente.

Puesto que la red tiene en cuenta explícitamente las correlaciones e incertidumbres compartidas mediante una ponderación completa de la covariancia, permite probar de forma transparente, por primera vez, la coherencia interna de todo el sistema.

"Este enfoque desplaza el foco de la defensa de métodos individuales hacia la comprensión de cómo encaja todo el ecosistema de medidas de distancia", afirma Licia Verde (ICREA-ICCUB), miembro de la colaboración H0DN y directora científica del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB).

Participaron en el taller del ISSI casi cuarenta expertos en medidas de distancia y cosmología, representantes de una amplia gama de instituciones y enfoques metodológicos. Además, se conectaron en remoto colaboradores adicionales. Antes de hacer cálculos, los participantes votaron el conjunto de indicadores de distancia de primer nivel, los estándares de oro para definir una solución de referencia y también variantes predefinidas para probar la robustez.

El análisis de la red revela los siguientes resultados: los indicadores de distancia independientes son mutuamente consistentes dentro de sus incertidumbres declaradas y no presentan valores atípicos; ningún método o indicador único domina el resultado final, y eliminar o sustituir componentes clave (como cefeidas, TRGB o supernovas de tipo Ia) solo produce cambios menores en el valor inferido de H₀.

Para fomentar el escrutinio y la reutilización, la colaboración publica un software y productos de datos de código abierto, que permiten a cualquiera reproducir el análisis, explorar supuestos alternativos o incorporar futuras medidas a medida que haya disponibles datos nuevos.

La nueva medida local sigue mostrando un desacuerdo significativo con los valores inferidos a partir de observaciones del universo temprano —como el fondo cósmico de microondas (CMB) y las oscilaciones acústicas de bariones (BAO), cuando se interpretan dentro del modelo cosmológico estándar (ΛCDM). Esta discrepancia alcanza aproximadamente 5-7 desviaciones estándar y refuerza la tensión de Hubble.

Investigadores del ICCUB, entre ellos Licia Verde y Héctor Gil Marín (ICCUB-IEEC), han aportado a la colaboración una amplia experiencia en cosmología, cartografías de galaxias, BAO y el CMB, precisamente las observaciones que sustentan la otra determinación de la constante de Hubble.

"Nuestra contribución no ha sido defender un lado concreto de la tensión, sino evaluar de forma rigurosa las incertidumbres sistemáticas, comparar conjuntos de datos y examinar si la discrepancia apunta a nueva física o a problemas de medida todavía no resueltos", explica Héctor Gil Marín.

Puesto que los investigadores del ICUCB no están directamente involucrados en la producción de las observaciones de la escala de distancias utilizadas en H0DN, han podido tener un papel diferenciado dentro de la colaboración.

"Esta perspectiva externa nos ha permitido ayudar a descubrir supuestos ocultos y actuar, cuando ha sido necesario, como árbitros neutrales", señala Licia Verde. "Hemos representado el punto de vista de la comunidad de cosmología y del universo temprano dentro de una colaboración centrada en medidas locales".

En lugar de identificar una única medida problemática, el resultado de la red de distancias refuerza la idea de que la tensión no puede explicarse por un único error sistemático pasado por alto en la escala local de distancias.

Más allá de ofrecer la medida directa más precisa de la constante de Hubble hasta ahora, la red local de distancias establece un marco flexible y extensible de cara al futuro. Con la llegada de una avalancha de nuevos observatorios, calibraciones mejoradas y anclajes geométricos adicionales de distancia, estos se podrán integrar en la red para refinar aún más la comprensión de la expansión cósmica y aportar pistas sobre la resolución de la tensión de Hubble.

"Este trabajo muestra que las explicaciones que invocan un único error sistemático pasado por alto en las medidas locales de distancia son cada vez más difíciles de defender", concluyen los autores. "Si la tensión refleja física real, podría indicar nuevos ingredientes más allá del modelo cosmológico estándar o requerir una revisión de las inferencias sobre el universo temprano".

El estudio pone también de manifiesto el artículo del ISSI de Berna a la hora de fomentar una ciencia abierta, colaborativa y metodológicamente rigurosa que traspasa las fronteras disciplinarias e institucionales tradicionales.