¿Cuántos años tiene el Universo? Las estrellas más antiguas nos dan una pista

Investigadores de la Universidad de Bolonia, el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) y otros institutos han propuesto una nueva forma de abordar la "tensión de Hubble" comparando estimaciones de la edad del Universo en lugar de su tasa de expansión. Utilizando datos estelares precisos, determinaron las edades de estrellas muy antiguas de la Vía Láctea cuidadosamente seleccionadas y hallaron una edad más probable de unos 13 600 millones de años.

Bajo el supuesto del modelo cosmológico estándar, esta edad es incoherente con el Universo más joven que implican las mediciones de expansión basadas en cefeidas y supernovas, pero es compatible con la edad más avanzada inferida a partir de las observaciones del fondo cósmico de microondas, lo que aporta una nueva perspectiva al debate sobre la tensión de Hubble.

Una de las cuestiones más debatidas en la cosmología moderna es el valor de la constante de Hubble, que mide la velocidad de expansión del Universo en la actualidad. Durante años, los diferentes métodos tradicionales han arrojado resultados inconsistentes y, a pesar de los numerosos esfuerzos, aún no existe una explicación clara. Desde la misión espacial Gaia, nuestra Vía Láctea se ha convertido cada vez más en un "laboratorio de primer plano" para la cosmología.

Nuevos enfoques para evaluar la edad del universo

El estudio de la Università di Bologna y el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) abre un enfoque alternativo a los métodos utilizados hasta ahora. En lugar de buscar las discrepancias directamente en la tasa de expansión, se tradujo en la llamada tensión de edad. Los modelos cosmológicos vinculan la tasa actual de expansión del Universo directamente con su edad: un valor más alto de la constante de Hubble implica un Universo más joven, mientras que un valor más bajo corresponde a uno más antiguo.

Las mediciones de la constante de Hubble actualmente en tensión, basadas en mediciones en el Universo local de Cefeidas y Supernovas por un lado y en el Universo primitivo del fondo cósmico de microondas por el otro, corresponden a edades cósmicas de aproximadamente 13 y 14 mil millones de años, respectivamente. Pero ¿cuál de estas dos edades es la correcta?

El Universo no puede ser más joven que las estrellas más antiguas que contiene. Si las edades de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia pueden medirse con alta precisión, se puede establecer un límite inferior sólido para la edad del Universo.

El proyecto surgió de una colaboración inusual entre dos campos de investigación tradicionalmente separados: un grupo de cosmología de la Universidad de Bolonia y un grupo de arqueología estelar del AIP. El trabajo se basó en un catálogo de edades estelares existente, procedente de un estudio previo del AIP, en el que se midieron edades precisas combinando múltiples datos sobre el brillo, la posición y la distancia de más de 200.000 estrellas en la Vía Láctea. Un elemento crucial fue el uso de la tercera publicación de datos de la misión Gaia de la ESA, que proporciona paralajes y espectros excepcionalmente precisos y, por lo tanto, mejoró los parámetros estelares de un gran número de estrellas cercanas.

A partir de este extenso conjunto de datos, se compiló una muestra cuidadosamente seleccionada de las estrellas más antiguas con las estimaciones de edad más fiables. Se priorizó la calidad sobre la cantidad, seleccionando únicamente estrellas cuyas edades pudieran determinarse con robustez mediante el código StarHorse y eliminando posibles contaminantes.

Esta edad es demasiado antigua para ser compatible con la edad del universo inferida a partir de las cefeidas y las supernovas (a menos que varíen otros componentes de los modelos cosmológicos), pero se alinea bien con la edad cósmica inferida a partir del fondo cósmico de microondas.

Este proyecto demuestra de forma magistral cómo la combinación de conocimientos de diferentes campos puede abrir nuevas perspectivas para abordar cuestiones fundamentales. Medir la edad de las estrellas es, en sí mismo, un desafío complejo, pero vivimos en una era en la que la cantidad y la calidad de los datos disponibles nos permiten lograr una precisión sin precedentes y, por primera vez, resultados estadísticamente significativos. Con la próxima publicación de datos de Gaia, las edades estelares podrían convertirse en un pilar fundamental para la cosmología, afirma Elena Tomasetti, de la Universidad de Bolonia y primera autora del estudio.

Con Gaia, la Vía Láctea se ha convertido en un laboratorio de cosmología de campo cercano. Ahora podemos estimar las edades estelares con una precisión sin precedentes. El próximo avance será la precisión, que anclará la línea de tiempo galáctica con mucha mayor certeza. El concepto de la misión HAYDN, con la participación de AIP, pretende dar ese paso decisivo, añade Cristina Chiappini de AIP.

Aunque estos resultados aún no son concluyentes debido a las incertidumbres que persisten en las estimaciones de la edad estelar, proporcionan una importante restricción independiente en el debate sobre la tensión de Hubble. Al mismo tiempo, destacan el potencial de la cosmología de campo cercano y, en particular, de la investigación del AIP para abordar cuestiones cosmológicas fundamentales utilizando los fósiles más antiguos de la Vía Láctea. Con la cuarta publicación de datos de Gaia, se esperan avances significativos adicionales, y con ellos, restricciones aún más sólidas sobre la edad del Universo y el valor de la constante de Hubble.

Fuente: Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP)

Referencias

E. Tomasetti et al. 2026: The oldest Milky Way stars: New constraints on the age of the Universe and the Hubble constant, A&A, 707, A111, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557038 (ArXiv)

S. Nepal et al. 2024: Discovery of the local counterpart of disc galaxies at z > 4: The oldest thin disc of the Milky Way using Gaia-RVS, A&A, 688, A167 https://doi.org/10.1051/0004-6361/202449445 (ArXiv)