Astronomía General

Expansión del Universo

La limitación de 300.000 kilómetros por segundo de la velocidad de la luz hace que sólo podamos ver la parte del Universo que tenemos lo suficientemente cerca como para que su luz nos haya llegado ¿Cómo es de grande el Universo entonces? ¿Dónde se encuentran los límites? No se sabe la magnitud real, de hecho no sabemos ni siquiera si tiene límites, pudiendo ser infinito. Lo que sí sabemos a ciencia cierta es que el universo observable, que se estima que es una pequeñísima parte del universo real, mide casi cien mil millones de años luz. Pero… si sabemos que la edad del Universo es de 13 800 millones de años, ¿cómo es posible que sea siete veces mayor si la velocidad de la luz no se puede rebasar? Según la teoría de la relatividad especial, nada puede moverse más rápido que la luz, y aunque pueda crearse una paradoja en el hecho de que dos objetos del universo se hayan separado casi 100 000 millones de años luz en un tiempo de sólo 13 800 millones de años, esta separación, teniendo en cuenta los sistemas de referencia, no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio en sí, que puede extenderse a una velocidad superior a la de la luz. De modo que la luz que nos llega de la radiación de fondo cósmico, que es la luz más antigua que podemos detectar, ha recorrido casi 45 000 millones de años luz en algo más de 13 400 millones de años hasta llegar a nosotros.

LEY DE HUBBLE

Expansión del Universo ilustrada con un globo. Crédito: Eugenio Bianchi

El Universo que vemos tiene esa dimensión debido a la expansión acelerada, que hace que las primeras galaxias que emitieron la luz de hace más de 13 000 millones de años se encuentren hoy muchísimo más alejadas, determinando esa distancia por la ley de Hubble y su constante de expansión del Universo, llmada ‘constante de proporcionalidad’ o ‘constante de Hubble’, que es la inercia acelerada con la que se va “estirando” el Cosmos, siendo, según los últimos cálculos, de 70 km/s/Mpc (1 Mpc = 3,3 millones de años luz).

La ley de Hubble nos permite hacer una estimación de la edad del Universo, ya que esta constante de proporcionalidad es igual a la velocidad dividida entre la distancia. Para que sea entendible pongamos un ejemplo: sabiendo que la relación entre velocidad de expansión y distancia es lineal tenemos que, una galaxia situada a 2 Mpc se estará alejando a 140 km/s/Mpc (una galaxia situada a 3 Mpc se aleja a 210 km/s/Mpc, una situada a 4 Mpc a 280, y así sucesivamente). Dividiendo la distancia (2 Mpc), en metros, entre la velocidad (140 km/s), en metros por segundo, nos arroja un valor de unos 13 900 millones de años. Dicho de otra manera, esa galaxia a esa velocidad tardaría 13 900 millones de años en recorrer la distancia que nos separa de ella. Lo mismo ocurre con galaxias más lejanas y más cercanas, que se están alejando a mayor o menor velocidad (según el caso) y, puesto que la constante es proporcional (puedes hacer tú mismo los cálculos), tardarían lo mismo en recorrer la distancia que nos separa a nosotros de todas y cada una de ellas, es decir 13 900 millones de años. Teniendo en cuenta que la atracción gravitatoria entre galaxias tiende a ralentizar un poco esa velocidad, el cálculo definitivo es de 13 800 millones de años.

De modo que todo se aleja más rápido cuanto más lejos se encuentre; todo esto, por supuesto, sin tener en cuenta la aceleración gravitatoria local que podría hacer que dos galaxias se atrayesen en lugar de alejarse, como ocurre con Andrómeda y la Vía Láctea, que, como todos sabemos, algún día colisionará y se fusionará con nosotros dando como resultado una galaxia espiral gigante.

RADIO DE HUBBLE

Representación gráfica de nuestro radio de Hubble. Crédito: Wikipedia

Cómo hemos dicho al principio de la entrada el Universo observable tiene un diámetro de casi 100 000 millones de años luz. Si tomamos como referencia la constante de Hubble tendríamos que un objeto lo suficientemente alejado de nosotros se estaría alejando a una velocidad superior a la de la luz, por lo tanto hay un lugar en el Universo a una distancia determinada exacta en la que la velocidad de expansión coincide con la de la luz, de modo que a partir de ese punto nunca podría llegarnos esa luz que se aleja más rápido que la propia velocidad de la luz —no obstante, por muy alejadas que se encuentren dos galaxias en una determinada época, siempre hay un tiempo finito en el pasado donde se encontraban a una distancia lo suficientemente pequeña para que la luz pudiera viajar entre ellas en el resto de tiempo disponible hasta dicha época. Al conjunto de puntos que distan esa distancia alrededor de nosotros, es decir, a la distancia a la que la ley de Hubble predice que la velocidad de expansión es igual a la de la luz se le llama radio de Hubble. El valor de este radio es de 14 000 millones de años luz, dato muy curioso puesto que se asemeja mucho a la edad del Universo de 13 800 millones de años pero que no tienen nada que ver. Otro de los misterios de nuestro vasto Universo.

Crédito imagen de portada: Jose Luis Crespo Cepeda.

Enamorado del cielo. Interesado en las ciencias del espacio y la ciencia en general. Me encanta aprender y compartir lo aprendido.
Creador de www.universoeterno.com y @universo.eterno en instagram.

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