El universo está en expansión

Velocidad de expansión del espacio

Esto se debe a que sólo podemos ver hasta donde la luz (o, más exactamente, la radiación de microondas emitida por el Big Bang) ha viajado desde el comienzo del Universo. Desde que el Universo estalló hace unos 13.800 millones de años, no ha dejado de expandirse. Pero como tampoco conocemos la edad exacta del Universo, resulta difícil precisar hasta dónde se extiende más allá de los límites de lo que podemos ver.

«Es una medida de la velocidad de expansión del Universo en el momento actual», dice Wendy Freedman, astrofísica de la Universidad de Chicago que ha dedicado su carrera a medirla. «La Constante de Hubble establece la escala del Universo, tanto su tamaño como su edad».

Ayuda a pensar en el Universo como un globo que se infla. A medida que las estrellas y galaxias, como puntos en la superficie de un globo, se alejan unas de otras más rápidamente, mayor es la distancia entre ellas. Desde nuestra perspectiva, esto significa que cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido se aleja.Nuestra galaxia, la Vía Láctea, se aleja a toda velocidad de las demás que la rodean a medida que el Universo se expande (Crédito: Allan Morton/Dennis Milon/Science Photo Library)Desgraciadamente, cuanto más miden los astrónomos este número, más parece desafiar las predicciones basadas en nuestra comprensión del Universo. Un método de medición directa nos da un valor determinado, mientras que otra medición, que se basa en nuestra comprensión de otros parámetros del Universo, dice algo diferente. O bien las mediciones son erróneas, o bien hay algo que falla en la forma en que pensamos que funciona nuestro Universo.

Cómo sabemos que el universo se expande

PublicidadEstas 36 imágenes son galaxias que albergan dos tipos de «marcador de hitos» para medir las distancias cósmicas y la expansión del Universo, supernovas de tipo Ia y un tipo especial de estrella conocida como variable cefeida. Crédito de la imagen: SCIENCE: NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)Treinta años de observaciones de galaxias con el telescopio espacial Hubble han proporcionado una de las estimaciones más precisas de la tasa de expansión del Universo, y también nos indican que hay algo que falta fundamentalmente en nuestra comprensión actual del Universo.

Como se informa en The Astrophysical Journal, los investigadores que utilizan el veterano telescopio espacial han estimado que la tasa de expansión del Universo es de 73 kilómetros por segundo por megaparsec más o menos 1. Eso significa que si miras un objeto a 1 millón de parsecs (3,26 millones de años luz) de distancia, la expansión del Universo haría parecer que se aleja de ti a 73 kilómetros por segundo (más de 163.000 millas por hora).Advertisement

Los nuevos datos se conocen ahora con algo más del 1 por ciento de incertidumbre.  Sin embargo, el problema es que una estimación completamente diferente de la tasa de expansión del Universo apenas 400.000 años después del Big Bang estima que la expansión es de 67,5 kilómetros por segundo por megaparsec más o menos 0,5. La tensión entre ambas mediciones no ha hecho más que crecer y crecer en los últimos años.

El fin del universo

Una analogía mejor es considerar la superficie de un globo que se infla, donde la superficie es un equivalente bidimensional de nuestro universo tridimensional. El tejido del globo es el espacio; los puntos marcados en esta superficie (equivalentes a las galaxias) se separarán a medida que el globo se expanda, pero sólo porque el tejido (el espacio mismo) se está expandiendo, y sin ningún punto central para la expansión.

Si el universo es todo lo que hay, y no forma parte de un multiverso mayor, entonces no hay nada fuera de él (ni siquiera el vacío, que sigue siendo espacio), así que probablemente no tenga sentido preguntarse en qué se está expandiendo.

Nosotros, criaturas tridimensionales, vemos que todas las distancias entre galaxias se expanden, lo que indica una inflación del espacio, pero no podemos percibir dimensiones espaciales adicionales más allá de nuestras tres, en las que se está produciendo la expansión.

En primer lugar, cuando los matemáticos y los físicos quieren describir el espacio -cualquier espacio-, las herramientas y técnicas matemáticas que utilizan no dependen en absoluto de que el espacio forme parte de un espacio dimensional superior. Así, por ejemplo, pueden hacer geometría sobre la superficie de una esfera sin tener en cuenta que la esfera está incrustada en nuestro espacio tridimensional cotidiano.

La edad del universo

Hace casi 100 años que la humanidad llegó a una conclusión revolucionaria sobre nuestro Universo: el espacio mismo no permanece estático, sino que evoluciona con el tiempo. Una de las predicciones más inquietantes de la Relatividad General de Einstein es que cualquier Universo -siempre que esté uniformemente lleno de uno o más tipos de energía- no puede permanecer invariable a lo largo del tiempo. En su lugar, debe expandirse o contraerse, algo que inicialmente dedujeron de forma independiente tres personas distintas: Alexander Friedmann (1922), Georges Lemaitre (1927), Howard Robertson (1929), y luego generalizado por Arthur Walker (1936).

Al mismo tiempo, las observaciones comenzaron a mostrar que las espirales y elípticas de nuestro cielo eran galaxias. Con estas nuevas y más potentes mediciones, pudimos determinar que cuanto más lejos estaba una galaxia de nosotros, mayor era la cantidad de su luz que llegaba a nuestros ojos desplazada al rojo, o con longitudes de onda más largas, en comparación con el momento en que se emitió esa luz.

Pero, ¿qué ocurre exactamente con el tejido del espacio mientras ocurre este proceso? ¿Se estira el propio espacio, como si fuera cada vez más delgado? ¿Se crea constantemente más espacio, como si «rellenara los huecos» que crea la expansión? Esta es una de las cosas más difíciles de entender en la astrofísica moderna, pero si lo pensamos bien, podemos entenderlo. Exploremos lo que está sucediendo.