Si el universo es plano, ¿qué hay por encima y por debajo?
COSMOLOGÍARost9/ShutterstockLa teoría de la relatividad general, según la cual el propio espacio puede curvarse, permite que el universo adopte una de estas tres formas: plano como una hoja de papel, cerrado como una esfera o abierto como una silla de montar. Esta geometría astronómica no es un asunto trivial: el destino del cosmos depende de ella.
Como dice el cosmólogo de la Universidad de Princeton David Spergel, «la forma del universo nos habla de su pasado y su futuro». Si el universo se expandirá para siempre o acabará colapsando, y si es finito o infinito, son cuestiones que se relacionan con su forma.
Aproximadamente el 68% del universo es energía oscura y el 27% es materia oscura. El resto es materia normal, que representa los planetas, las estrellas y otros cuerpos. La densidad del universo se refiere a la cantidad de esta materia que se encuentra en un determinado volumen de espacio.
Si la densidad del universo es lo suficientemente grande como para que su gravedad supere la fuerza de expansión, entonces el universo se enroscará en una bola. Esto se conoce como el modelo cerrado, con una curvatura positiva que se asemeja a una esfera. Una propiedad alucinante de este universo es que es finito, pero no tiene límites. Un Ferdinand Magellan intergaláctico podría circunnavegarlo, atravesando el espacio para siempre sin chocar con una pared o caer sobre un borde.
La forma del universo
El fondo cósmico de microondas que observamos uniformemente a nuestro alrededor se suele explicar suponiendo que nuestro universo es la superficie de una esfera de cuatro dimensiones. De esta manera la uniformidad tiene sentido ya que no hay un centro. Mi pregunta es que si esto es cierto, entonces cuál es la explicación que describe el hecho de que cuanto más lejos miramos en el espacio, más lejos miramos en el tiempo. No puedo imaginarme perfectamente esto y ver cómo podría coexistir. Ayúdenme.
La superficie de la bola de 4 dimensiones (llamada 3-esfera) es una rebanada a través del universo como un todo para un tiempo cósmico fijo. Esta rebanada describe sólo tres dimensiones espaciales. El universo observable es una parte minúscula de esta 3-esfera; de ahí que parezca plano (espacio euclidiano tridimensional) hasta la precisión de la medición (alrededor del 0,4% en este momento).
Si se añade el tiempo, el universo pasa a ser cuatridimensional. La parte observable es similar a un espacio-tiempo de Minkowski de 3+1 dimensiones. El universo en su conjunto puede ser un espacio-tiempo de Sitter. Un espacio-tiempo de Sitter es el análogo de una esfera ( = superficie de una pelota), incrustada en un espacio de Minkowski, en lugar de un espacio euclidiano, pero no es literalmente una esfera.
Universo hiperbólico
En un modelo hiperbólico del Universo, el movimiento en línea recta te devolverá a tu ubicación original … [+] ubicación, incluso en un espaciotiempo no curvo (plano). El Universo también podría ser cerrado y positivamente curvado: como una hiperesfera.
¿Cuál es la forma del Universo? Si hubieras llegado antes del siglo XIX, probablemente nunca se te habría ocurrido que el Universo en sí pudiera tener una forma. Como todo el mundo, habrías aprendido geometría a partir de las reglas de Euclides, donde el espacio no es más que una cuadrícula tridimensional. Entonces habrías aplicado las leyes físicas de Newton y habrías supuesto que cosas como las fuerzas entre dos objetos cualesquiera actuarían a lo largo de la única línea recta que los conecta. Pero hemos avanzado mucho en nuestra comprensión desde entonces, y no sólo el propio espacio puede curvarse por la presencia de materia y energía, sino que podemos ser testigos de esos efectos. Sin embargo, de alguna manera, cuando se trata del Universo en su conjunto, el espacio en sí parece indistinto de ser perfectamente plano. ¿A qué se debe esto? Eso es lo que quiere saber Stan Echols, que escribe para preguntar:
Forma del universo nasa
Un provocativo artículo publicado hoy en la revista Nature Astronomy sostiene que el universo podría curvarse y cerrarse sobre sí mismo como una esfera, en lugar de quedar plano como una hoja de papel, como predice la teoría estándar de la cosmología. Los autores han vuelto a analizar un importante conjunto de datos cosmológicos y han llegado a la conclusión de que los datos favorecen un universo cerrado con un 99% de certeza, incluso cuando otras pruebas sugieren que el universo es plano.
Los datos en cuestión -las observaciones del telescopio espacial Planck de la antigua luz llamada fondo cósmico de microondas (CMB)- «apuntan claramente hacia un modelo cerrado», afirma Alessandro Melchiorri, de la Universidad Sapienza de Roma. Es coautor del nuevo trabajo con Eleonora di Valentino, de la Universidad de Manchester, y Joseph Silk, principalmente de la Universidad de Oxford. En su opinión, la discordancia entre los datos del CMB, que sugieren que el universo es cerrado, y otros datos que apuntan a la planitud representa una «crisis cosmológica» que exige un «replanteamiento drástico».
Sin embargo, el equipo de científicos detrás del telescopio Planck llegó a conclusiones diferentes en su análisis de 2018. Antony Lewis, cosmólogo de la Universidad de Sussex y miembro del equipo de Planck que trabajó en ese análisis, dijo que la explicación más simple para la característica específica en los datos del CMB que di Valentino, Melchiorri y Silk interpretaron como evidencia de un universo cerrado «es que es sólo una casualidad estadística.» Lewis y otros expertos dicen que ya han examinado de cerca la cuestión, junto con otros enigmas relacionados en los datos.