La constante de Hubble, bajo la lupa del telescopio James Webb: la astrónoma Wendy Freedman lidera la medición más precisa de la expansión del universo

Un nuevo estudio liderado por la astrónoma Wendy Freedman logra la medición más precisa hasta ahora de la constante de Hubble, clave para entender la expansión del universo. Los resultados, obtenidos con el telescopio espacial James Webb, podrían zanjar una de las mayores controversias de la cosmología moderna.

Por Enrique Coperías

Los científicos han realizado un nuevo cálculo de la velocidad a la que se expande el universo utilizando los datos tomados por el nuevo y potente telescopio espacial James Webb sobre múltiples galaxias. Arriba, imagen del James Webb de una de esas galaxias, conocida como NGC 1365. Cortesía: Janice Lee (Noirlab)

En la cosmología moderna, pocas cifras son tan controvertidas y tan cruciales como la constante de Hubble (H₀), el número que define a qué velocidad se está expandiendo el universo.

Durante más de una década, los científicos han vivido divididos entre dos métodos que no terminaban de cuadrar. Ahora, un equipo liderado por la astrónoma Wendy Freedman, de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, ha dado un nuevo paso hacia la resolución de este dilema con una de las mediciones más precisas jamás realizadas, gracias al telescopio espacial James Webb (JWST).

El trabajo, recientemente publicado en The Astrophysical Journal, es parte del ambicioso programa Chicago-Carnegie Hubble (CCHP), que combina datos del James Webb y del veterano telescopio Hubble para refinar la medición de distancias cósmicas a través de tres métodos independientes. El objetivo: obtener una estimación fiable de H₀ que no dependa de suposiciones sobre el universo primitivo, sino que se base en lo que podemos observar en nuestro vecindario cósmico.

Dos formas de medir la expansión del universo

Hay dos grandes enfoques para calcular a qué velocidad se expande el universo, que podemos resumir de la siguiente manera:

✅ El primero se basa en observar la radiación de fondo de microondas, una reliquia del big bang que proporciona información sobre el estado del cosmos cuando tenía apenas 380.000 años. A partir de estos datos, el satélite Planck estima un valor de la constante de Hubble en 67,4 km/s por megaparsec, con una precisión del 1%.

✅ El segundo planteamiento —más cercano a casa, pero paradójicamente más complejo— consiste en medir directamente cómo se están alejando las galaxias hoy. Aquí es donde Freedman ha centrado su carrera: «Medir cómo el universo se expande en la actualidad es muchísimo más difícil que mirar al pasado— explica esta astrónoma—. Requiere una precisión extraordinaria en la medición de distancias».

Remanente de la supernova de tipo Ia G299. Cortesía: NASA / CXC / U.Texas

El programa CCHP y el poder del telescopio James Webb

En palabras de Freedman, el programa CCHP se apoya en tres pilares. Son estos:

✳️ Cefeidas: estrellas variables cuya luminosidad se relaciona con su período de pulsación. Han sido la base histórica del cálculo de distancias en el universo cercano.

✳️ TRGB (Tip of the Red Giant Branch): una técnica más reciente que utiliza la luminosidad límite que alcanzan las gigantes rojas antes de iniciar la fusión del helio. Esta transición es tan regular que sirve como una regla cósmica.

✳️ JAGB (J-region Asymptotic Giant Branch): estrellas de carbono que brillan con una luminosidad sorprendentemente constante en el infrarrojo. A diferencia de las cefeidas, no necesitan observaciones repetidas, lo que las convierte en una alternativa eficiente.

En este sentido, el James Web, lanzado en 2021, ha supuesto un salto cuántico para este tipo de estudios. Con una resolución cuatro veces mayor que la del Hubble y una sensibilidad diez veces superior, puede detectar estrellas que antes solo aparecían como manchas borrosas. Además, sus sensores infrarrojos permiten ver a través del polvo interestelar, uno de los grandes obstáculos en este tipo de mediciones.

«Estamos constatando lo fantástico que es el James Webb para medir distancias con precisión —señala Taylor Hoyt, coautor del estudio y astrofísico del Lawrence Berkeley National Laboratory. Y continúa—: Gracias a sus detectores infrarrojos, podemos sortear el polvo que tradicionalmente ha complicado estas mediciones”.

Barry Madore, del Observatorio Carnegie, añade lo siguiente: «La precisión en el brillo de las estrellas que ahora podemos alcanzar es extraordinaria».

Resultados clave: una nueva estimación de H₀

Con estos avances, el equipo ha duplicado el número de galaxias utilizadas para calibrar supernovas de tipo Ia —explosiones estelares que sirven como faros estándar en el universo—, y ha conseguido reducir los errores estadísticos a niveles sin precedentes. «La mejora estadística es significativa —dice Freedman—. Esto refuerza mucho nuestros resultados».

Freedman y su equipo lograron un valor de H₀ = 70,4 km/s/Mpc, con un margen de error del 3%. Para ello, se sirvieron de veinticuatro supernovas de tipo Ia calibradas con datos del Hubble y el James Webb. Este valor se sitúa en acuerdo estadístico con el resultado del modelo cosmológico estándar basado en la radiación de fondo de microondas.

Los nuevos cálculos del CCHP arrojan un valor de H₀ = 70,4 km/s/Mpc ± 3%, que se encuentra en acuerdo estadístico con el valor inferido por los datos del universo primitivo. Esto podría significar que el llamado conflicto de Hubble no requiere, como se ha propuesto, una nueva física más allá del modelo estándar del universo.

¿Qué es el modelo estándar del universo?

El modelo estándar del universo, conocido formalmente como modelo ΛCDM (Lambda-Cold Dark Matter), es la teoría cosmológica más aceptada para describir la evolución y estructura del cosmos. Este modelo plantea que el universo se originó en el big bang y se ha ido expandiendo desde entonces. Según el ΛCDM, la mayor parte del contenido del universo está compuesto por energía oscura (representada por la constante cosmológica Λ), que acelera su expansión, y por materia oscura fría (CDM, por sus siglas en inglés), una forma de materia que no emite luz ni interactúa con la radiación, pero cuya gravedad afecta la formación de galaxias y estructuras cósmicas. Solo alrededor del 5% del universo está formado por materia normal o bariónica, como átomos, estrellas y planetas. El modelo también incorpora las leyes de la relatividad general y explica con gran precisión observaciones como la radiación cósmica de fondo, la distribución de galaxias y la abundancia de elementos ligeros. Aunque ha sido muy exitoso, el modelo ΛCDM sigue siendo incompleto, ya que no explica qué son exactamente la materia oscura y la energía oscura.

¿Se ha resuelto la tensión de Hubble?

«Este nuevo resultado sugiere que nuestro modelo estándar delcosmos se mantiene firme», asegura Freedman en un comunicado de la Universidad de Chicago.

El hallazgo es especialmente relevante porque en los últimos años han proliferado cientos de artículos —más de mil, según Freedman— que proponen soluciones exóticas a la tensión entre los dos métodos: desde nuevas partículas hasta modificaciones en la gravedad. Pero ninguna ha sido concluyente.

«Ha sido extraordinariamente difícil encontrar una explicación coherente a esta diferencia —reconoce Freedman—. Y la evidencia acumulada comienza a señalar que quizá el problema no estaba en el modelo, sino en las mediciones».

Tecnología y método: claves para la confianza

Uno de los elementos más destacables del estudio es su enfoque sistemático. Cada uno de los tres métodos, esto es, Cefeidas, TRGB y JAGB, se aplicó de manera independiente a las mismas galaxias, y los resultados coincidieron en un margen inferior al 1%. Además, se aplicaron protocolos de blinding o asignación a ciegas para evitar sesgos inconscientes.

También fue fundamental el uso de la galaxia NGC 4258 como referencia, gracias a su distancia conocida con una precisión del 1,5%, medida mediante megamasers de agua orbitando su agujero negro central. Esta galaxia actúa como punto cero común para los tres métodos.

Estas imágenes del cúmulo de Coma, también conocido como Abell 1656, un cúmulo de galaxias muy caliente y cercano, muestran su aspecto a través del efecto Sunyaev-Zel'dovich (arriba a la izquierda) y la emisión de rayos X (arriba a la derecha). Cortesía: ESA

Próximos pasos: el cúmulo de Coma y más allá

Aunque estos nuevos resultados reducen considerablemente la tensión en torno a H₀, Freedman insiste en que aún hay trabajo por hacer. «No basta con tener más datos —aclara— Lo fundamental es reducir las incertidumbres sistemáticas, que históricamente han sido el mayor obstáculo en esta área».

Por ello, el equipo de Freedman ya tiene en marcha nuevas observaciones con el James Webb dirigidas al cúmulo de Coma, una agrupación de galaxias que permitirá medir distancias sin depender de las supernovas de tipo Ia. «Nos dará una nueva línea de evidencia independiente», vaticina Freedman.

Y no descarta que en los próximos años podamos cerrar definitivamente el debate: «Soy optimista. Con más datos y mejor precisión, creo que resolveremos esto en los próximos años».

Una constante menos... y una ciencia más fuerte

Este nuevo hito en la medición de la constante de Hubble no solo honra el legado de Edwin Hubble —uno de los más importantes astrónomos estadounidenses del siglo XX—, cien años después de su descubrimiento de las cefeidas extragalácticas. También refleja cómo la astronomía moderna se apoya en la combinación de tecnología puntera, rigor metodológico y colaboración internacional.

En un universo lleno de incógnitas —como la naturaleza de la materia oscura o la energía oscura—, saber exactamente a qué velocidad se está expandiendo el cosmos no es una curiosidad matemática: es una piedra angular para entenderlo todo.

Y, como muestra el trabajo de Freedman y su equipo, a veces las respuestas no requieren nuevas leyes de la física, sino mirar con mejores ojos. ▪️

• Información facilitada por la Universidad de Chicago

• Fuente: Wendy L. Freedman et al. Status Report on the Chicago-Carnegie Hubble Program (CCHP): Measurement of the Hubble Constant Using the Hubble and James Webb Space Telescopes. The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adce78