Expansión del universo y su futuro

La forma del universo

Antes de la puesta en marcha del telescopio Hubble, existía una enorme incertidumbre sobre el ritmo de expansión del universo. Este valor es necesario para calcular la edad del universo, estimar su evolución a lo largo de miles de millones de años y comprender las fuerzas que lo impulsan. Al principio, los astrónomos estaban encantados de reducir la estimación de la expansión a un 10% de precisión. Ahora, con mucha perseverancia y observaciones precisas, se acercan al uno por ciento de exactitud.

En 1929, Edwin Hubble aportó la primera prueba observacional de que el universo tiene una edad finita. Utilizando el mayor telescopio de la época, descubrió que cuanto más alejada está una galaxia de nosotros, más rápido parece retroceder en el espacio. Esto significa que el universo se expande uniformemente en todas las direcciones. Hubble observó que la luz de las galaxias lejanas parecía estirarse hacia longitudes de onda más largas, o enrojecerse, un fenómeno llamado corrimiento al rojo.

Al determinar con precisión la tasa de expansión, llamada constante de Hubble, se puede dar cuerda al reloj cósmico y calcular la edad del universo. Sin embargo, las estimaciones de Edwin Hubble sobre la expansión implicaban que el universo era más joven que la edad de la Tierra y el Sol. Por tanto, Hubble concluyó que el fenómeno del corrimiento al rojo era una propiedad desconocida del espacio y no una medida de la verdadera velocidad espacial. Más tarde, los astrónomos se dieron cuenta de que el corrimiento al rojo era una consecuencia de la expansión del propio espacio, tal y como predecía la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Describa dos posibilidades de lo que ocurrirá con el universo en el futuro

A principios de los años 90, una cosa era bastante segura sobre la expansión del universo. Podía tener suficiente densidad de energía para detener su expansión y volver a colapsar, podía tener tan poca densidad de energía que nunca dejaría de expandirse, pero era seguro que la gravedad ralentizaría la expansión con el paso del tiempo. Es cierto que la ralentización no se había observado, pero, en teoría, el universo tenía que ralentizarse. El universo está lleno de materia y la fuerza de atracción de la gravedad atrae a toda la materia. Entonces llegó 1998 y las observaciones del telescopio espacial Hubble (HST) de supernovas muy lejanas que mostraron que, hace mucho tiempo, el universo se expandía realmente más despacio que hoy. Así que la expansión del universo no se ha ralentizado debido a la gravedad, como todo el mundo pensaba, sino que se ha acelerado. Nadie esperaba esto, nadie sabía cómo explicarlo. Pero algo lo estaba causando.

Al final, los teóricos propusieron tres tipos de explicaciones. Tal vez era el resultado de una versión de la teoría de la gravedad de Einstein, descartada hace tiempo, que contenía lo que se llamó una «constante cosmológica». Tal vez había algún tipo extraño de energía-fluido que llenaba el espacio. Tal vez haya algo que no funciona en la teoría de la gravedad de Einstein y una nueva teoría podría incluir algún tipo de campo que crea esta aceleración cósmica. Los teóricos aún no saben cuál es la explicación correcta, pero han dado un nombre a la solución. Se llama energía oscura.

Cómo de grande es el universo

Comenzó con el Big Bang hace 13.800 millones de años, cuando el Universo era diminuto, caliente y denso. En menos de una milmillonésima de milmillonésima de segundo, ese punto de universo se expandió hasta alcanzar más de un billón, un billón de veces su tamaño original a través de un proceso llamado «inflación cosmológica».

A continuación llegó «la salida airosa», cuando la inflación se detuvo. El universo siguió expandiéndose y enfriándose, pero a una fracción del ritmo inicial. Durante los siguientes 380.000 años, el Universo fue tan denso que ni siquiera la luz podía atravesarlo: el cosmos era un plasma opaco y supercaliente de partículas dispersas. Cuando las cosas se enfriaron lo suficiente como para que se formaran los primeros átomos de hidrógeno, el Universo se volvió rápidamente transparente. La radiación estalló en todas las direcciones y el Universo estaba en camino de convertirse en la entidad abigarrada que vemos hoy, con vastas franjas de espacio vacío salpicadas por grupos de partículas, polvo, estrellas, agujeros negros, galaxias, radiación y otras formas de materia y energía.

Con el tiempo, estos grumos de materia se alejarán tanto que desaparecerán lentamente, según algunos modelos. El Universo se convertirá en una sopa fría y uniforme de fotones aislados.El Universo que podemos ver actualmente está formado por cúmulos de partículas, polvo, estrellas, agujeros negros, galaxias y radiación (Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESA/CXC/STScI)No es un final especialmente dramático, aunque sí tiene una finalidad satisfactoria.

Historia del universo

Saltar al contenido principalVenta Flash de Otoño. Ahorre un 20%SuscríbaseVenta Flash de Otoño. Ahorre un 20%SuscríbaseEl CÚSCULO DE LA GALAXIA es representativo de cómo era el universo cuando tenía el 60% de su edad actual. El telescopio espacial Hubble capturó la imagen enfocando el cúmulo mientras completaba 10 órbitas. Esta imagen es una de las exposiciones más largas y claras jamás producidas. Varias parejas de galaxias parecen estar atrapadas en el campo gravitatorio de la otra. Este tipo de interacciones son poco frecuentes en los cúmulos cercanos y son una prueba de que el universo está evolucionando. Anuncio

Nota del editor (10/8/19): El cosmólogo James Peebles ganó el Premio Nobel de Física 2019 por sus contribuciones a las teorías sobre cómo comenzó y evolucionó nuestro universo. Describe estas ideas en este artículo, que coescribió para Scientific American en 1994.

En un instante determinado, hace aproximadamente 15.000 millones de años, toda la materia y la energía que podemos observar, concentrada en una región más pequeña que una moneda de diez centavos, comenzó a expandirse y a enfriarse a un ritmo increíblemente rápido. Cuando la temperatura descendió a 100 millones de veces la del núcleo del sol, las fuerzas de la naturaleza asumieron sus propiedades actuales y las partículas elementales conocidas como quarks vagaban libremente en un mar de energía. Cuando el universo se había expandido 1.000 veces más, toda la materia que podemos medir llenaba una región del tamaño del sistema solar.