¿Tenemos una idea de hasta dónde llega el universo?
Esta es la pregunta que mucha gente se ha hecho al leer que el universo se expande y que todo se aleja de nosotros. Es una pregunta interesante, pero la respuesta puede no ser tan satisfactoria y se necesita un poco de física para entenderla.
Todo el mundo ha oído alguna vez que el universo se expande y que, cuando se observan las galaxias, todas se alejan. Edwin Hubble hizo esta observación en 1929, cuando propuso la ley de Hubble.
La ley de Hubble establece que la velocidad de las galaxias aumenta a medida que se alejan de nosotros. Esta fue la primera observación que nos llevó a comprender que el universo se expande a un ritmo acelerado y nos concedió casi 1 siglo de observaciones para demostrar la ley.
Pero si el universo se expande, ¿hacia dónde lo hace? ¿Qué hay fuera del universo? ¿Hacia dónde se dirige? Estas son las preguntas que nos vienen a la mente cuando pensamos en ello. Si el universo se expande, debe hacerlo hacia alguna parte. ¿Y dónde podría estar?
¿Cómo sabemos que el universo se expande?
Edwin Hubble fue el primero en observar que las galaxias se alejan de nosotros y que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. Existe una especie de aceleración cuando un objeto se aleja. Las observaciones de Hubble se han confirmado en varias ocasiones y se ha calculado una constante, la constante de Hubble.
La constante de Hubble aún necesita observaciones más precisas para confirmarse, pero todas las observaciones realizadas hasta ahora indican un valor de unos 70 kilómetros por segundo por millón de pársecs. 1 pársec equivale a 3,26 años-luz.
¡La tasa de expansión no es lo mismo que la velocidad!
Si nos fijamos en las unidades de la constante de Hubble, veremos que no tiene unidades de velocidad. En otras palabras, la constante de Hubble nos da una tasa de expansión del universo y no exactamente una velocidad de expansión.
Earlier cosmological equations that can describe a homogeneous universe, Hubble measurements were the first cornerstones of first observational cosmology in 20th century #cosmology pic.twitter.com/ZUuA6wpQ3F
— Cosmological Guy (@laxmanaquanta) June 8, 2023
La tasa de expansión nos da información sobre el aumento de la distancia entre dos puntos diferentes del universo. Este ritmo se produce en el espacio entre los dos puntos, no en los dos puntos en sí.
Para facilitar las cosas, una analogía es imaginar que se infla un globo. Si pintas dos puntos en el globo, observarás que los puntos se alejan el uno del otro, no porque la velocidad de los puntos cambie, sino porque el material del globo entre los dos puntos se estira.
Lo que se estira es el espacio-tiempo -el tejido que compone el universo- entre dos puntos. En este caso, el espacio-tiempo funcionaría como el tejido del globo, expandiéndose y estirándose.
Aún no conocemos la forma del universo
No sabemos qué forma tiene el universo, ni siquiera si es infinito o finito. La cosmología, el campo que estudia el universo en sí, tiende a suponer que es plano, a diferencia del caso del globo.
Como el espacio parece crearse entre dos puntos, es natural que cuando observamos algo desde lejos, parezca alejarse cada vez más. Y cuanto más se aleja, más cabe en su interior, por lo que más rápido parece alejarse.
¿Cuál es la causa de esta expansión?
Esta expansión está causada por lo que se conoce como energía oscura. La energía oscura sigue siendo un misterio para la física, aunque encaja perfectamente en las ecuaciones de la cosmología, como la relatividad general del propio Einstein.
Los efectos de la energía oscura son opuestos a los de la gravedad y, a gran escala, son dominantes. Por eso, galaxias vecinas como la Vía Láctea y Andrómeda se acercan y algún día chocarán. A pequeña escala, la gravedad sigue dominando.
El Big Bang y la muerte térmica
Si todo se expande, entonces en algún momento todo estaba en el mismo lugar. Esta es la premisa del comienzo del universo que se conoció como el Big Bang. El Big Bang dio el pistoletazo de salida a la expansión que continúa hoy en día, con algunas variaciones a lo largo del tiempo.
Aún no sabemos si la expansión continuará indefinidamente, pero si el ritmo de expansión continúa, se espera que en algún momento el universo alcance el máximo de su expansión, llegando a la muerte térmica.
La muerte térmica se produciría cuando la energía oscura alcanza su límite y no puede ocurrir nada más en el universo. En otras palabras, es el umbral físico de cualquier acontecimiento.
¿Hacia dónde se extiende el universo?
El universo se extiende sobre sí mismo. Es el espacio que surge del tejido mismo del espacio-tiempo. No se expande hacia fuera como el globo, sino hacia dentro.
Es algo abstracto en lo que tenemos que pensar cuando hablamos de algo que es cuatridimensional y sólo podemos observar tridimensionalmente. Pero el espacio-tiempo se expande sobre sí mismo, y lo vemos cuando las galaxias se alejan.