Medir distancias en el universo es uno de los problemas más difíciles de la astronomía. Para las galaxias cercanas, y para otras bastante lejanas, los astrónomos usan como referencia las supernovas de tipo Ia. Son explosiones cuyo brillo real se conoce bastante bien, así que basta con comparar ese brillo con el que vemos para calcular a qué distancia están. El problema es que dejan de verse más allá de cierta distancia. Para mirar más lejos, y por tanto más atrás en el tiempo, hace falta un faro más potente. Uno de los candidatos son los estallidos de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés), las explosiones más energéticas que conocemos.

Un trabajo publicado en el repositorio arXiv por Wei Hong, Luca Izzo, Massimo Della Valle, Orlando Luongo, Marco Muccino y Tong-Jie Zhang propone una forma nueva de calibrar estos estallidos. Lo que sigue es un resumen propio de ese estudio, no una traducción. Conviene recordar que es un preprint: todavía no ha pasado la revisión por pares de una revista.

El problema: un faro que se calibra a sí mismo

Los estallidos de rayos gamma no tienen un brillo estándar como las supernovas. Lo que sí tienen son correlaciones empíricas entre propiedades que se pueden medir. La más conocida es la relación de Amati, que vincula la energía del pico del espectro con la energía total emitida. Los autores también estudian otra, llamada Combo. Si esas relaciones se calibran bien, permiten convertir cada estallido en un medidor de distancias.

Aquí aparece la trampa. Para calibrar las relaciones hace falta suponer de antemano cómo es el universo, y luego esas mismas relaciones se usan para averiguar cómo es el universo. Es lo que los especialistas llaman circularidad. Además, cabe la posibilidad de que las relaciones cambien con la distancia (con el desplazamiento al rojo), lo que añadiría un sesgo difícil de detectar.

La solución propuesta: lentes gravitacionales y una red neuronal

Para romper ese círculo, el equipo recurre a una referencia externa: los cuásares con lente gravitacional fuerte. Cuando una galaxia masiva queda justo entre nosotros y un cuásar lejano, su gravedad curva la luz y crea varias imágenes del mismo objeto. Si el cuásar cambia de brillo, cada imagen muestra el cambio con un pequeño retraso. Con esos retrasos se pueden calcular distancias de forma independiente de las supernovas. El estudio usa las distancias de la colaboración TDCOSMO, especializada en esta técnica.

El método funciona así:

• Una red neuronal artificial se entrena con las distancias de TDCOSMO y reconstruye cómo varía la distancia con el desplazamiento al rojo, sin imponer un modelo cosmológico concreto.
• Para no extrapolar, solo se calibran los estallidos que caen dentro del intervalo de distancias que cubren las lentes.
• Después, un análisis bayesiano jerárquico estima los parámetros del modelo cosmológico estándar plano (ΛCDM). Como prueba de consistencia, también se examina un modelo en el que la energía oscura puede variar con el tiempo (w0waCDM).

Qué han obtenido y qué limitaciones tiene

Con la relación de Amati, el estudio estima una constante de Hubble, que mide la velocidad a la que se expande el universo, de unos 78 km/s/Mpc. El margen de error es de aproximadamente ±17. La densidad de materia (Ωm) sale en torno a 0,67. Con la relación Combo, la constante de Hubble es también cercana a 79 km/s/Mpc, con un margen algo menor (entre unos 11 y 14), y Ωm queda en torno a 0,64.

Estas cifras hay que leerlas con mucha cautela:

• La incertidumbre es enorme. Con márgenes así, el resultado no sirve para resolver la llamada tensión de Hubble, la discrepancia entre el valor que se deduce del fondo cósmico de microondas (alrededor de 67) y el que dan las mediciones locales (alrededor de 73). Ambos caben dentro del error.
• La densidad de materia sale alta comparada con el valor habitual de los modelos estándar, cercano a 0,3, aunque también con barras de error muy amplias.
• La escala absoluta viene de las lentes. La calibración hereda la escala de distancias de TDCOSMO. Si esa escala tuviera algún sesgo, los estallidos lo heredarían.
• Las dos relaciones no se comportan igual. Según los autores, Amati es poco sensible al término que modela una posible evolución con el desplazamiento al rojo, mientras que Combo depende más de él.

Por qué importa

Los estallidos de rayos gamma podrían convertirse en la regla para medir el universo más joven, mucho más allá de donde llegan las supernovas. Para eso hace falta calibrarlos sin hacer trampas. Este trabajo demuestra que las lentes gravitacionales, combinadas con técnicas de aprendizaje automático, pueden servir como ancla externa. Todavía no da números precisos, pero abre una vía que mejorará a medida que se descubran más cuásares con lente y se registren más estallidos. Si se confirma, la cosmología tendría un medidor de distancias adicional e independiente de las supernovas, justo cuando los modelos de energía oscura están más en entredicho.

Fuente: Hong, W.; Izzo, L.; Della Valle, M.; Luongo, O.; Muccino, M.; Zhang, T.-J. "Gamma-ray Bursts as Cosmological Probes Calibrated with Strongly Lensed Quasars and Neural Networks". Preprint en arXiv (astro-ph.CO), 2026. DOI: 10.48550/arXiv.2610.27009. Licencia: arXiv no exclusiva (acceso abierto).