Que hay fuera del universo

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La estructura simulada a gran escala del Universo muestra intrincados patrones de agrupación que… [+] nunca se repiten. Pero desde nuestra perspectiva, sólo podemos ver un volumen finito del Universo. ¿Qué hay más allá de este límite?

Hace 13.800 millones de años, el Universo tal y como lo conocemos comenzó con el caliente Big Bang. A lo largo de ese tiempo, el propio espacio se ha expandido, la materia ha sufrido una atracción gravitatoria y el resultado es el Universo que vemos hoy. Pero por muy vasto que sea, hay un límite a lo que podemos ver. Más allá de cierta distancia, las galaxias desaparecen, las estrellas parpadean y no se pueden ver señales del Universo lejano. ¿Qué hay más allá? Esa es la pregunta de esta semana de Dan Newman:

Cerca, las estrellas y galaxias que vemos se parecen mucho a las nuestras. Pero a medida que miramos más lejos,… [+] vemos el Universo como era en un pasado lejano: menos estructurado, más caliente, más joven y menos evolucionado.

En nuestro propio patio trasero, el Universo está lleno de estrellas. Pero si nos alejamos más de 100.000 años luz, dejamos atrás la Vía Láctea. Más allá, hay un mar de galaxias: quizás dos billones en total contenidas en nuestro Universo observable. Hay una gran diversidad de tipos, formas, tamaños y masas. Pero cuando se mira hacia las más lejanas, se empieza a encontrar algo inusual: cuanto más lejos está una galaxia, más probable es que sea más pequeña, de menor masa y que sus estrellas sean intrínsecamente de color más azul que las cercanas.

Cometa

El nacimiento del universo puede haber comenzado con lo que se llama el Big Bang. Esta gigantesca explosión de energía pura comenzó hace aproximadamente 13.400 millones de años. La imagen de arriba muestra una breve explicación del marco temporal relacionado con la expansión del universo después del Big Bang. No se ha explicado de dónde vino la energía ni cómo empezó la explosión. Todo lo que sabemos es lo que ocurrió después.

Las gigantescas redes de galaxias que vemos en el espacio fueron causadas por pequeñas fluctuaciones de tamaño cuántico en la energía liberada por el big bang en los primeros milisegundos o segundos del mismo. A medida que el universo se expandió, estas pequeñas fluctuaciones provocaron la evolución de grandes patrones a medida que las cosas se enfriaban y se creaban átomos. A través de las interacciones gravitacionales de muchas partículas que tiraban de los gases de hidrógeno y helio, se empezaron a formar estrellas. A medida que se formaban las estrellas, su gravedad las unía para crear galaxias. Estas galaxias recién formadas mantuvieron los patrones iniciales causados por las fluctuaciones cuánticas, sólo que en áreas más grandes y compactas. Ahora vemos el universo como una red de galaxias con cúmulos, hilos y vacíos.

Cuántos años tiene el universo

Por lo que sabemos, el universo no tiene límites. El espacio se extiende infinitamente en todas las direcciones. Además, las galaxias llenan todo el espacio en todo el universo infinito. Se llega a esta conclusión combinando lógicamente dos observaciones.

En primer lugar, la parte del universo que podemos ver es uniforme y plana a escala cósmica. La uniformidad del universo significa que los grupos de galaxias están repartidos más o menos uniformemente en la escala cósmica. La planitud del universo significa que la geometría del espacio-tiempo no está curvada ni deformada a escala cósmica. Esto significa que el universo no se envuelve y conecta consigo mismo como la superficie de una esfera, lo que llevaría a un universo finito. La planitud del universo es en realidad un resultado de la uniformidad del universo, ya que las colecciones concentradas de masa hacen que el espacio-tiempo sea curvo. Las lunas, los planetas, las estrellas y las galaxias son ejemplos de concentraciones de masa y, por tanto, deforman el espacio-tiempo en su entorno. Sin embargo, estos objetos son tan pequeños comparados con la escala cósmica, que las deformaciones del espaciotiempo que provocan son insignificantes a escala cósmica. Si se hace un promedio de todas las lunas, planetas, estrellas y galaxias del universo para obtener una expresión a gran escala de la distribución de la masa del universo, se encuentra que es constante.

La galaxia del remolino

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.