Constante de Hubble

01 · Definición y formulación

La ley de Hubble-Lemaître (la denominación oficial desde 2018) establece que las galaxias se alejan con velocidades de recesión proporcionales a su distancia:

v = H₀ × d

donde:

• v es la velocidad de recesión (km/s),
• d es la distancia propia (Mpc),
• H₀ es la constante de Hubble actual (km/s/Mpc).

H₀ tiene unidades de [tiempo]⁻¹ y su recíproca es el tiempo de Hubble ≈ 14.4 Ga, una primera estimación de la edad del universo. La distancia a la que la velocidad de recesión iguala c (la distancia de Hubble) es ≈ 4.3 Gpc — pero esto NO es un horizonte: vemos galaxias mucho más lejanas porque la luz nos llega desde épocas en que esa distancia era menor.

02 · Historia: del 500 al 70

La constante de Hubble ha sido drásticamente revisada desde su primera medida:

• Hubble (1929) — H₀ ≈ 500 km/s/Mpc. Implicaba un universo de solo 2 Ga de edad, menor que la edad geológica de la Tierra. Crisis cosmológica.
• Walter Baade (1952) — descubre dos clases de cefeidas con relaciones P-L distintas, recalibra distancias. H₀ ≈ 250.
• Sandage y Tammann (1970-90) — defienden valores en torno a H₀ ≈ 50 km/s/Mpc.
• De Vaucouleurs y otros (mismo periodo) — defienden H₀ ≈ 90.
• «Hubble War» (años 80-90) — disputa amarga entre los dos campos. Diferencia de un factor 2 implicaba edades del universo entre 11 y 22 Ga.
• Hubble Space Telescope Key Project (2001) — H₀ = 72 ± 8 km/s/Mpc, primera convergencia robusta. Combina cefeidas en galaxias hasta el cúmulo de Virgo con SNe Ia.
• Planck (2013-2018) — H₀ = 67.4 ± 0.5 km/s/Mpc desde el CMB.
• SH0ES (2016-2024) — H₀ = 73.0 ± 1.0 km/s/Mpc desde escalera local.
• JWST (2023-2024) — confirma medidas de cefeidas de SH0ES, descartando el sesgo por contaminación que algunos proponían.

03 · Métodos de medida principales

Hay dos grandes familias metodológicas, basadas en física totalmente distinta:

Métodos locales (escalera de distancias)

Construyen una cadena de calibradores anidados:

1. Paralaje trigonométrica (Gaia) — distancias geométricas precisas a ~50 kpc.
2. Cefeidas clásicas — variables pulsantes con relación periodo-luminosidad. Calibradas con paralajes Gaia.
3. Supernovas Ia en galaxias con cefeidas — calibran su luminosidad intrínseca.
4. Supernovas Ia en el flujo de Hubble (50 Mpc < d < 500 Mpc) — donde la expansión cósmica domina sobre los movimientos peculiares.

Programa principal: SH0ES (Adam Riess et al.). Resultado: H₀ = 73.0 ± 1.0 km/s/Mpc.

Métodos primitivos (CMB + modelo)

1. Mapear las anisotropías del CMB (Planck satellite, ACT, SPT).
2. Ajustar al modelo ΛCDM seis parámetros: Ω_b h², Ω_c h², θ_*, τ, A_s, n_s.
3. Derivar H₀ del ajuste — no se mide directamente, sino que es una consecuencia de la geometría angular de las oscilaciones acústicas y la composición del universo.

Resultado: H₀ = 67.4 ± 0.5 km/s/Mpc (Planck 2018).

04 · La tensión de Hubble

La discrepancia entre 73 ± 1.0 (SH0ES) y 67.4 ± 0.5 (Planck) es 5.4σ según los últimos análisis. En estadística normal, esto sería un descubrimiento. ¿Qué la causa?

Hipótesis principales:

• Error sistemático en la escalera local — contaminación de cefeidas por estrellas vecinas, calibración del cero punto, sesgos en SNe Ia. JWST ha refutado en gran medida estas posibilidades.
• Error sistemático en el CMB — análisis no estándar de Planck, modelado de polvo o foregrounds. ACT y SPT han confirmado en gran medida el resultado de Planck.
• Nueva física en el universo primitivo — modificaciones a ΛCDM antes de la recombinación: energía oscura temprana (early dark energy), neutrinos extra, partículas nuevas. Aumentaría H₀ predicho desde el CMB.
• Nueva física en el universo tardío — energía oscura no-constante (quintessence, energía oscura interactiva). Pero los datos BAO de DESI no la apoyan claramente.
• Inhomogeneidad local (KBC void) — vivimos en una región subdensa que sesga las medidas locales. Investigado, sin consenso de magnitud suficiente.

05 · Otros métodos independientes

Para resolver la tensión, se han desarrollado métodos completamente independientes de la escalera clásica:

• Megamasers (NGC 4258, UGC 3789) — geometría pura, distancia geométrica directa. Da H₀ ≈ 73.
• TRGB (Tip of the Red Giant Branch) — Carnegie-Chicago Hubble Program. Da H₀ ≈ 69.8 — intermedio.
• Lentes gravitatorias temporales (H0LiCOW, TDCOSMO) — retardos temporales en cuásares lensados. Da H₀ ≈ 73 con incertidumbres aún elevadas.
• Sirenas estándar — ondas gravitacionales binarias dan distancia luminosa directa, redshift de la galaxia anfitriona. GW170817 dio H₀ = 70 ± 12 (incertidumbre alta, mejorará con más eventos).
• BAO + BBN — restricciones desde abundancia primordial de helio y oscilaciones acústicas bariónicas. Da ≈ 67-68.

Ninguno por sí solo es decisivo, pero el patrón sugiere que las medidas «locales» tienden a 73 y las «cosmológicas tempranas» tienden a 67-68.

06 · Implicaciones para la edad del universo

La edad del universo se obtiene integrando 1/H(t) desde el Big Bang hasta hoy:

t₀ = ∫ dt = (1/H₀) × f(Ω_m, Ω_Λ)

Para ΛCDM con los parámetros actuales:

• H₀ = 67.4 km/s/Mpc → t₀ ≈ 13.787 Ga.
• H₀ = 73.0 km/s/Mpc (con mismo ΛCDM) → t₀ ≈ 12.7 Ga.

El segundo valor entraría en conflicto con las edades observadas de los cúmulos globulares más viejos (NGC 6397: 13.4 Ga). Este conflicto adicional es uno de los argumentos de quienes consideran que H₀ realmente es ≈ 67 y los métodos locales tienen sesgos.

07 · Estado actual y futuro

A día de hoy (2026), el panorama es:

• La tensión persiste y se ha consolidado con datos JWST que excluyen los principales errores sistemáticos en las cefeidas.
• DESI 2024 sugiere que la energía oscura podría no ser constante, lo que podría aliviar parte de la tensión si se confirma.
• Modelos de early dark energy ajustan los datos pero requieren física exótica sin motivación teórica fuerte.
• LiteBIRD, Simons Observatory, CMB-S4 mejorarán las medidas del CMB.
• Vera C. Rubin Observatory + Euclid + Roman Space Telescope refinarán los redshifts y las medidas locales.

Es probable que la próxima década sea decisiva para entender si la tensión es un artefacto observacional o una pista genuina de física más allá del modelo estándar.

08 · Por qué importa H₀

La constante de Hubble no es solo un número:

• Calibra todas las distancias cosmológicas y, por tanto, las luminosidades y masas absolutas de galaxias y quásares.
• Determina la densidad crítica del universo y, con Ω_m, la masa total observable.
• Restringe la masa de los neutrinos y la existencia de partículas relativistas extra (N_eff).
• Acota modelos de inflación y la física del universo primitivo.
• Es testigo del modelo cosmológico — su consistencia interna o falta de ella es el termómetro de la salud de ΛCDM.

Toda la infraestructura cuantitativa del universo se apoya en este número. La discrepancia actual obliga a reexaminar fundamentos.

Lo que empezó como un parámetro de ajuste para las observaciones de Hubble en 1929 se ha convertido en el pulso del universo. El valor exacto de H₀ es la línea telegráfica que nos cuenta cómo evoluciona la expansión cósmica — y la incertidumbre actual nos dice que aún hay física por descubrir.