¿Cuáles son los límites de nuestro universo? | ciencia y tecnología

Durante la década de 1920, un debate sobre el tamaño del universo y la naturaleza de las nebulosas -objetos difusos de los que se catalogaron varios miles- hicieron furor entre los astrónomos. Algunos científicos argumentaron que se trataba de objetos gaseosos ubicados dentro de nuestra galaxia y que ésta constituía todo el universo, mientras que otros afirmaban que en realidad se trataba de sistemas estelares, similares a la Vía Láctea, “universos islas” que se veían difusos en la distancia. La discusión la zanjó Edwin Hubble, quien, utilizando la relación obtenida por Henrietta Swan Leavitt, pudo medir la distancia a la nebulosa de Andrómeda, la única que es visible a simple vista desde el hemisferio norte de la Tierra. El valor obtenido por Hubble fue mucho mayor que el tamaño de la Vía Láctea, lo que demostró la existencia de otras galaxias y aumentó drásticamente el tamaño del universo.

Las distancias astronómicas generalmente se determinan en años luz. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año; aproximadamente nueve billones de kilómetros. el diametro de la vía Láctea es de 900 cuatrillones de kilómetros, y la distancia a Andrómeda es de 22,5 quintillones de kilómetros. Estas son distancias enormes, incluso si Andrómeda sigue siendo parte del grupo de galaxias al que nos referimos como el Grupo Local, es decir, nuestro vecindario. El hecho es que el universo es tan vasto que no podemos verlo en su totalidad, porque después de 13.800 millones de años de vida, hay algunas regiones cuya luz aún no nos ha llegado.

El universo que podemos ver -el universo conocido- es una esfera cuyo radio marca la distancia entre las regiones que emitieron la radiación que hoy observamos como radiación cósmica de fondo de microondas y nuestro planeta. Si el universo fuera estático, este límite, lo que llamamos horizonte de partículas, estaría a 13.800 millones de años luz de distancia. Sin embargo, la distancia es mucho más larga: 46 mil millones de años luz.

La razón es que el universo se está expandiendo, lo que Hubble también explicó en el artículo. Una relación entre la distancia y la velocidad radial entre las nebulosas extragalácticas, publicado en 1929. Hubble midió cuidadosamente las velocidades y distancias de una muestra de galaxias, mostrando que se están alejando de nosotros en todas direcciones, ganando velocidad a medida que se alejan. Aunque Hubble fue muy cauteloso en sus conclusiones, las implicaciones fueron claras. Solo cinco años antes, el trabajo del científico había expandido dramáticamente el tamaño del universo; ahora, expandió el universo mismo.

Un pastel de pasas se usa a menudo como una forma de ilustrar el universo en expansión. Cuando metemos la tarta en el horno y empieza a crecer, cada pasa ve alejarse al resto. Cuando duplique su tamaño, dos aumentos que inicialmente estaban separados por un centímetro estarán separados por dos centímetros, mientras que los que estaban separados por tres estarán separados por seis. Esto quiere decir que durante el mismo tiempo, la distancia entre las elevaciones más lejanas habrá aumentado tres veces más que la distancia entre las más cercanas, es decir, se habrán alejado tres veces más rápido.

La radiación de fondo se emitió en las primeras etapas del universo, pero su luz tuvo que viajar a través de un universo en expansión durante 13.800 años antes de llegar finalmente a nosotros. Sin embargo, todos

esta vez esas regiones han seguido alejándose, y los puntos que vemos en la radiación de fondo han evolucionado hasta convertirse en galaxias y grupos de galaxias similares a los que nos rodean. Si pudiéramos detener la expansión del universo ahora mismo, la luz de esas galaxias tardaría otros 46 mil millones de años en llegar hasta nosotros. Pero no podemos detener la expansión del universo, y nunca podremos ver las galaxias en las que se han convertido estos tocinos, sin importar cuánto esperemos. Esto se debe a que esas regiones se alejan de nosotros a velocidades superiores a la de la luz, por lo que la luz, por más que lo intente, nunca podrá cubrir la distancia que la separa de nosotros. En este sentido, el horizonte de partículas, el universo conocido, marca el límite visible del pasado del universo, pero no del universo con el que podemos interactuar.

Recientemente pudimos ver, en imágenes obtenidas con el Telescopio espacial James Webb, galaxias cuya luz pudo haber sido emitida hace 13.500 millones de años. Galaxias recién formadas que habitan un universo bebé, de apenas 300.000 años. Son, en cierto modo, imágenes de galaxias fantasmas en una región del universo con la que nunca podremos interactuar. ¿Podemos decir, entonces, que siguen siendo parte de nuestro universo?

Definamos entonces el límite del universo con el que podemos interactuar. Dentro de este límite, y siempre que tengamos suficiente tiempo, aún podemos recibir la luz que emiten las galaxias ahora. Esta es la región del universo cuya tasa de expansión está por debajo de la velocidad de la luz, y su límite está a 16 mil millones de años luz de distancia. Eso se llama horizonte de sucesos y marca el límite del universo con el que podemos intercambiar información.

La triste noticia es que si los modelos más aceptados del universo son correctos, el número de galaxias que podremos ver en el futuro disminuirá hasta que todo desaparezca de nuestra vista. Bueno, tal vez no todo, porque no todas las regiones del universo se están expandiendo. Al igual que los aumentos en nuestro pastel, las galaxias no se expanden; tampoco la tierra, los árboles, o nosotros. El grupo local en el que estamos no se está expandiendo y, de hecho, debido a la gravedad, la galaxia de Andrómeda se está acercando a nosotros. Sin embargo, esta gravedad hará que todas las galaxias que no se alejan se acerquen cada vez más hasta fusionarse en una sola, que será la única que entonces podrán observar los astrónomos que la habiten. No podrán medir las velocidades ni las distancias de otras galaxias para saber que el universo se está expandiendo, y probablemente terminarán pensando, como los astrónomos del siglo XIX, que el universo está formado por una sola galaxia: la suya.

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