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Investigación del INAOE aporta evidencia para explicar el origen del universo

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 29 de julio de 2025. Utilizando datos de los telescopios espaciales Hubble y James Webb, un astrofísico mexicano encontró dos tipos de poblaciones de galaxias lejanas: unas más jóvenes que la edad del universo y otras con supuestas edades más grandes que la edad del universo, lo que constituye un indicio de que la Teoría del Big Bang requiere revisión o de que los modelos utilizados para datar la edad de las galaxias contienen un sesgo no considerado hasta ahora.

Los resultados de la investigación han sido publicados recientemente por la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en el artículo "On the ages of the stellar populations of galaxies at z=0.1-7", del doctor Eric Emmanuel Martínez García, investigador por México comisionado al Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), centro público de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (Secihti).

Los resultados publicados aportan conocimientos importantes acerca de la evolución de galaxias, evidencias relevantes para explicar el origen del universo y una comprobación parcial del modelo cosmológico actual.

En entrevista, el doctor Martínez explica que la Teoría del Big Bang establece que el universo se creó de una singularidad que se expandió primero de forma exponencial y después se relajó, y a partir de ahí surgió la materia y posteriormente aparecieron las primeras estrellas y galaxias: “Existe mucha evidencia de que el universo se está expandiendo desde los tiempos de Edwin Hubble y otra evidencia posterior que se ha venido acumulando”, subraya.

Uno de los datos que los astrofísicos utilizan para medir la distancia de objetos cósmicos y estudiar la expansión del universo es el corrimiento al rojo, fenómeno físico en el que la luz emitida por un objeto se desplaza hacia longitudes de ondas más largas en el espectro electromagnético. Entre más lejano está un objeto, mayor corrimiento al rojo tiene y mayor es la longitud de onda que se observa debido a la expansión del universo.

El doctor Martínez explica: “Mientras más lejos ves en el universo, el corrimiento al rojo es más grande, de manera que el espacio entre las galaxias se está ampliando, y esto hace que la luz se expanda como una regla de hule. De acuerdo con la Teoría del Big Bang, entre más lejos esté una galaxia, más joven es porque nació primero y se acerca más al punto de origen y, mientras más cerca esté de nosotros, es más vieja, si te acercas mucho al Big Bang las galaxias deben ser más jóvenes”.

Respecto a las edades de las galaxias se ha hecho relativamente poca investigación porque no es tan fácil datarlas. Para hacerlo, la mayoría de los autores ponen un límite de acuerdo al modelo cosmológico del Big Bang, es decir, no puede haber galaxias más viejas que el universo: “Por ese límite, el resultado es que todas las galaxias son más jóvenes que el Big Bang. Le ponen un límite a la edad del universo a cada corrimiento al rojo, el límite es de 13.7 mil millones de años a corrimiento al rojo de cero. Esto se hace porque suponemos que la Teoría del Big Bang es correcta”, comenta el investigador.

Sin embargo, en los sondeos recientes hechos con el telescopio James Webb se encontraron unas galaxias muy lejanas con un espectro raro, de forma de “V”,  que se conocen como pequeños puntos rojos (little red dots en inglés), y aparentemente muy masivas, “lo que es raro porque también mientras más lejos ves en el universo las galaxias son más pequeñas porque no les ha dado tiempo de evolucionar”.

A la fecha, los astrofísicos no saben exactamente qué son estos objetos, y se ha intentado ajustarlos con modelos de estrellas o que involucran agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias y que tiene otras componentes como un disco de acreción.

Un grupo investigadores de China y España hizo un estudio de las edades de estas galaxias sin utilizar la restricción de que todas las galaxias tienen que ser más jóvenes que el universo, y utilizando solamente galaxias con espectro en forma de “V”. Encontraron unas galaxias que aparentemente son más viejas que lo que predice el modelo cosmológico y, a partir de cierto corrimiento al rojo, parecería que ya no evolucionan, es decir, que ya no cambia su edad.

“Casi al mismo tiempo yo estaba realizando una investigación parecida en la que eliminé las restricciones para averiguar qué sucedía. Mis resultados fueron diferentes a los de ellos. Yo no seleccioné mi muestra como ellos, simplemente tomé galaxias que ya estaban publicadas en los archivos del Hubble y del Webb. Encontré que las galaxias parecen dividirse en dos grupos: uno en donde se ajustan perfectamente al modelo cosmológico (recordemos que yo no puse ninguna restricción de tipo cosmológico en los modelos) y otro grupo que no, en este grupo las galaxias son más antiguas que lo que predice el modelo cosmológico,  y además mientras más corrimiento al rojo se hacen más viejas todavía”.

La investigación arrojó como resultado que al menos el 60  por ciento de la muestra de galaxias sí predice lo que dice el modelo y el resto no: “Hice un análisis adicional en mi artículo: suponiendo que el modelo cosmológico es correcto, entonces puede haber lo que se conoce como un error sistemático, es decir, que en mis modelos hay algo que no estoy incluyendo, y eso me arroja un error que me va a desviar del valor real por cierta cantidad”.

Entre los errores sistemáticos que fue descartando el doctor Martínez destacan la presencia de estrellas gigantes de la rama asintótica, que pueden afectar los parámetros de edad y  masa; las regiones de gas como regiones HII o nebulosas planetarias formadas por estrellas moribundas que también emiten cierta radiación; los pequeños puntos rojos, que tienen un exceso de emisión en el óptico; la función inicial de masas estelares y la variancia cósmica, es decir, cuando se observa una región del universo que por azar es diferente a las otras.

De todos los errores sistemáticos que se analizaron únicamente quedaron dos: la degeneración de los modelos, es decir, que se puede  tener el mismo espectro con diferentes valores de edad o metalicidad, o que hay contaminación por AGNs  o little red dots y  un incremento de radiación en el óptico que sí detectó.

“Una de las conclusiones es que el modelo cosmológico no está mal del todo. Con el James Webb se han encontrado estas galaxias que son muy masivas, que están muy lejos y muy viejas para el modelo. Por estas razones se ha cuestionado recientemente la validez del modelo cosmológico.”