Prueba a modelos de energía oscura temprana mediante la tasa de expansión cosmológica

Test of early dark energy models using the cosmological expansion rate

En este trabajo presentamos dos métricas independientes para computar el valor del parámetro de Hubble hoy Ho. Primero, implementamos la mediana estadística, un método robusto que no se ve afectado por datos fuera de la distribución ni variaciones en los datos. Bajo unas pocas suposiciones y un conjunto suficientemente grande de datos de Ho, construido de diferentes métodos observacionales por más de 90 años, este esquema no paramétrico predice un valor de 68.0 ± 4.5 km/s/Mpc para Ho. Sometemos nuestro catálogo a un segundo test: la minimización de la función χ2. Comparamos las predicciones del modelo ΛCDM (y la cosmología de la colaboración Planck 2018) con una parametrización efectiva del modelo de energía oscura temprana presentada en García et al. 2021. El mejor ajuste con este método es de 68.5 ± 0.1 y 66.1 ± 0.1 km/s/Mpc, para ΛCDM y el modelo de energía oscura temprana, respectivamente. Resaltamos que métodos estadísticos robustos como la mediana estadística tienen el potencial de resolver la actual tensión de Hubble (así como otras inconsistencias entre conjuntos de datos astronómicos excluyentes entre ellos). En particular, este método no descansa en un modelo cosmológico, por tanto da una predicción limpia (y no sesgada) de la tasa de expansión del Universo hoy. Finalmente, nuestros resultados son consistentes con las mediciones para el parámetro de Hubble del Universo temprano, más que las predichas con mediciones locales, con dos aproximaciones estadísticas que parten de suposiciones completamente diferentes (paramétrico vs. no paramétrico) y un catálogo de 574 valores de Ho tomados de la literatura.

1. INTRODUCCIÓN

El parámetro de Hubble hoy, Ho, define la tasa a lacual se expande el Universo en la época actual, y esuno de los parámetros cosmológicos más relevantesen la descripción del cosmos. Su naturaleza esgeométrica, pues da cuenta de la expansión delespacio-tiempo, pero está fuertemente ligada alcontenido de materia–energía del Universo. Fue dehecho el descubrimiento de Edwin Hubble en 1929de que galaxias a grandes distancias se alejabanentre sí lo que lo llevo a postular que el Universo seexpande. Por tanto, la constante de proporcionalidaden la relación de distancia y velocidad de recesiónde las galaxias fue bautizada en honor a Hubble.Su valor, que inicialmente se estimó en 550±50 km/s/Mpc [1] y alcanzó a estimarse en 865±100 km/s/Mpc [2], oscila entre 67-74 km/s/Mpcen la era de la cosmología de alta precisión. Actualmente, la determinación numérica de Hoes una prueba integral y muy exigente a nuestromodelo cosmológico subyacente desde el Universotemprano hasta la física de ambientes locales (z=0).

Existen dos técnicas principales con las cualesinferimos el valor de Ho: el primero hace uso demedidas locales que dependen íntimamente en la escalera cósmica de distancias de los objetoscelestes az<0.1. En este caso, la velocidad derecesión se usa como un indicador de la distancia.Para estrellas cercanas que no se ubican másallá de algunos Mpc, la distancia puede inferirsegeométricamente, con técnicas como el paralaje.