La edad de las supernovas reabre el debate sobre la energía oscura

Las supernovas de tipo Ia son una de las herramientas clave para medir distancias en el universo. La controversia reciente no demuestra que la energía oscura haya sido descartada: plantea una cuestión más concreta. ¿Podría una variación del brillo estandarizado de estas explosiones, vinculada a la edad de las estrellas progenitoras, imitar en el diagrama distancia–corrimiento al rojo la señal atribuida a la expansión acelerada?

Qué propone el reanálisis de Pantheon+

El enfoque cuestionado aplica una corrección dependiente de la edad de la población progenitora a las 1.701 supernovas Ia del catálogo Pantheon+. Tras introducirla, sus autores informan de que la componente monopolar del parámetro de desaceleración pasa a ser positiva: el universo seguiría expandiéndose, pero lo haría cada vez más despacio, en vez de acelerar.

La idea es sencilla, aunque sus implicaciones serían enormes. Las supernovas Ia se convierten en indicadores de distancia mediante una estandarización basada en la forma de su curva de luz y en su color. Pero si quedara una dependencia del brillo con la edad, y si las edades de las poblaciones estelares cambiasen sistemáticamente con el corrimiento al rojo, parte de la tendencia observada podría deberse a evolución astrofísica y no a aceleración cosmológica.

Si esta interpretación se confirmara, debilitaría en particular la evidencia de aceleración obtenida a partir de supernovas. Por sí sola, sin embargo, no bastaría para desmontar el marco cosmológico ΛCDM ni el conjunto de las demás mediciones cosmológicas.

Por qué Schmidt, Riess y otros investigadores discrepan

El análisis contrario acepta que las propiedades de las galaxias anfitrionas deben controlarse, pero cuestiona que la corrección por edad propuesta sea tan grande como para borrar la señal de aceleración.

El estudio que defiende la solidez de la cosmología basada en supernovas plantea tres objeciones principales:

• El efecto de edad reclamado podría surgir de tratar la edad de la galaxia anfitriona como si fuera la edad de la estrella que terminó explotando. No son, en general, la misma magnitud.
• La diferencia estimada de edad de las progenitoras entre supernovas cercanas y lejanas —unos 5.000 millones de años en el enfoque cuestionado— estaría sobreestimada por un factor de tres a cinco.
• La corrección habitual asociada a la masa de la galaxia anfitriona ya captura dependencias ambientales conocidas que también se correlacionan con la edad. Con esa corrección, los autores no hallan una dependencia del brillo estandarizado respecto a la edad de la anfitriona en la muestra analizada.

No obstante, el último punto sigue siendo objeto de una discrepancia científica real. El trabajo original sobre el sesgo de edad sostiene que la corrección conocida como mass step no elimina por completo el efecto, porque la edad de la progenitora y la masa de la galaxia anfitriona evolucionan de manera distinta con el corrimiento al rojo.

Por tanto, el debate no consiste solo en decidir si hay que aplicar correcciones, sino en establecer qué magnitud física se está midiendo correctamente y qué modelo ambiental describe mejor los datos.

Una revisión independiente mantiene la aceleración

Un reanálisis posterior, que informa de la corrección de un error de coordenadas, concluyó que Pantheon+ sin corregir es compatible con ΛCDM. Incluso al aplicar la controvertida corrección por edad, obtuvo un parámetro monopolar de desaceleración de (q_m=-0,267): un valor negativo, correspondiente a expansión acelerada, aunque más débil. 17

El resultado no cierra la discusión, pero explica por qué no es correcto presentar la hipótesis de una expansión que se frena como un hecho establecido. La conclusión depende de forma considerable de la calibración, del vínculo entre la edad de la galaxia y la de la progenitora, y de cómo se traten las correcciones por anfitriona.

Cómo Rubin LSST podría aportar una prueba decisiva

El Legacy Survey of Space and Time (LSST) del Observatorio Vera C. Rubin prevé medir al menos 500 supernovas Ia por temporada de observación y reunir decenas de miles de curvas de luz bien medidas hasta aproximadamente (z\sim1) durante sus diez años de estudio. 9 Otras previsiones apuntan al descubrimiento de cerca de un millón de supernovas Ia en total. 4

Un conjunto de datos tan amplio no resolverá automáticamente los errores sistemáticos, pero sí permitirá pruebas más exigentes:

1. Comparar objetos al mismo corrimiento al rojo. Supernovas situadas a distancias cosmológicas similares, pero en galaxias anfitrionas de distinta edad, masa, metalicidad e historial de formación estelar, pueden revelar si queda una diferencia de brillo tras la estandarización habitual.
2. Ajustar conjuntamente astrofísica y cosmología. En vez de suponer de entrada que la evolución de las poblaciones estelares es nula o perfectamente conocida, puede ajustarse a la vez que los parámetros cosmológicos y comprobar si los datos siguen exigiendo aceleración.
3. Observar de forma más homogénea. Un programa unificado puede reducir algunas diferencias de calibración entre sondeos anteriores, capaces de imitar tendencias con el corrimiento al rojo.

La advertencia clave es que disponer de muchas más supernovas no cura por sí solo los sesgos sistemáticos. No se espera que la gran mayoría de los eventos de LSST cuente con clasificación espectroscópica y corrimiento al rojo individual; por ello harán falta clasificación fotométrica fiable, corrimientos al rojo de las galaxias anfitrionas, control de la selección de la muestra y una calibración fotométrica precisa. 4

Lo que realmente está en juego

La prueba más clara será un diagrama de Hubble con calibración independiente y galaxias anfitrionas bien caracterizadas: ¿seguirá siendo necesaria la aceleración cuando se permitan correcciones flexibles, pero verificadas empíricamente, por edad y entorno?

Si la respuesta es sí, el sesgo de edad no podrá ser la explicación principal de la señal. Si es no, la interpretación de las supernovas como prueba directa de la aceleración tardía necesitará una revisión profunda. Por ahora, los resultados contrapuestos describen una controversia metodológica activa, no el colapso definitivo de la energía oscura. 17