Universo observable
Toda nuestra historia cósmica es teóricamente bien comprendida, pero sólo porque entendemos la… [teoría de la gravitación que la sustenta, y porque conocemos el ritmo de expansión actual del Universo y su composición energética. La luz siempre seguirá propagándose a través de este Universo en expansión, y seguiremos recibiendo esa luz arbitrariamente en el futuro, pero estará limitada en el tiempo en cuanto a lo que nos llega. Todavía tenemos preguntas sin respuesta sobre nuestros orígenes cósmicos, pero la edad del Universo es conocida.
Conceptualmente, podría parecer la idea más sencilla que existe para determinar la edad del Universo. Una vez que se sabe que el Universo se está expandiendo, todo lo que hay que hacer es medir la tasa de expansión actual y utilizar las leyes de la física para determinar cómo debe haber cambiado la tasa de expansión a lo largo del tiempo. En lugar de extrapolar hacia adelante para determinar el destino del Universo, se hace el cálculo hacia atrás y se retrocede hasta alcanzar las condiciones del propio Big Bang caliente.
El destino de un universo en expansión
La justificación científica más importante para la construcción del Hubble era determinar el tamaño y la edad del Universo mediante la observación de las variables cefeidas en galaxias lejanas. Este objetivo científico era tan importante que puso restricciones al límite inferior del tamaño del espejo primario del Hubble. Las cefeidas son un tipo especial de estrellas variables con variaciones de brillo muy estables y predecibles. El periodo de estas variaciones depende de las propiedades físicas de las estrellas, como su masa y su brillo real. Esto significa que los astrónomos, con sólo observar la variabilidad de su luz, pueden averiguar la naturaleza física de las Cefeidas, lo que puede utilizarse de forma muy eficaz para determinar su distancia. Por esta razón, los cosmólogos llaman a las Cefeidas “velas estándar”.
Los astrónomos han utilizado el Hubble para observar las Cefeidas con resultados extraordinarios. Las Cefeidas se han utilizado como peldaños para realizar mediciones de distancia de las supernovas, que a su vez han dado una medida de la escala del Universo. Hoy conocemos la edad del Universo con una precisión mucho mayor que antes del Hubble: unos 13.700 millones de años.
El destino final del universo
¿Cómo es que los datos del WMAP nos permiten determinar que la edad del universo es de 13.770 millones de años, con una incertidumbre de sólo el 0,4%? La clave está en que, al conocer la composición de la materia y la densidad de energía del universo, podemos utilizar la Relatividad General de Einstein para calcular la velocidad de expansión del universo en el pasado. Con esa información, podemos hacer retroceder el reloj y determinar cuándo el universo tenía un tamaño “cero”, según Einstein. El tiempo transcurrido entre ese momento y el actual es la edad del universo. Hay que tener en cuenta una advertencia que afecta a la certeza de la determinación de la edad: suponemos que el universo es plano, lo que está bien respaldado por el WMAP y otros datos. Si relajamos esta suposición dentro del rango permitido, la incertidumbre aumenta un poco. La inflación predice naturalmente un universo casi plano.
Big bang
Basándose en trabajos anteriores, se muestra cómo una constante gravitacional que varía en el tiempo puede explicar la aparente tensión entre la constante de Hubble y una nueva edad del universo predicha. La tasa de expansión, alrededor de un nueve por ciento mayor que la estimada anteriormente, puede ser acomodada por dos modelos específicos, tratando la constante gravitacional como un parámetro de orden. Las desviaciones de ∧CDM son leves, excepto en el universo muy temprano, y las dos parametrizaciones temporales para G conducen precisamente al modelo cosmológico estándar en el límite en el que, , además de ofrecer una posible explicación de la tensión observada. Se estima que en la época actual, , donde H0 es el parámetro de Hubble, un valor dentro de los límites observacionales actuales.
Recientemente se ha observado que el universo es mucho menos antiguo de lo que se pensaba [1] [2] [3] . Los últimos estudios sobre galaxias indican que el ritmo de expansión es aproximadamente un 9% más rápido que las estimaciones anteriores. En lugar de tener 13.800 millones de años, las estimaciones actuales indicarían la edad del universo en una edad más modesta de, 12,5 – 13 Gyr. Según declararon los miembros del equipo de investigación en relación con los últimos hallazgos, “se convierte en una probabilidad muy fuerte de que nos estemos perdiendo algo en el modelo cosmológico”. Como se indica en el título del trabajo, ahora hay “pruebas más sólidas de una física más allá del ΛCDM”.