La medida exacta del universo

Red cósmica de galaxias

En cuanto a las constantes fundamentales, la velocidad de la luz, c, goza de toda la fama, aunque el valor numérico de c no dice nada sobre la naturaleza; difiere según se mida en metros por segundo o en millas por hora. En cambio, la constante de estructura fina no tiene dimensiones ni unidades. Es un número puro que da forma al universo en un grado asombroso: “un número mágico que nos llega sin comprender”, como lo describió Richard Feynman. Paul Dirac consideraba el origen del número “el problema más fundamental sin resolver de la física”.

Numéricamente, la constante de estructura fina, denotada por la letra griega α (alfa), se aproxima mucho al cociente 1/137. Aparece habitualmente en las fórmulas que rigen la luz y la materia. “Es como en la arquitectura, está la proporción áurea”, dijo Eric Cornell, físico ganador del Premio Nobel de la Universidad de Colorado, Boulder, y del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. “En la física de la materia de baja energía – átomos, moléculas, química, biología – siempre hay una relación” entre las cosas más grandes y las más pequeñas, dijo. “Esas proporciones tienden a ser potencias de la constante de estructura fina”.

El universo observable frente al universo entero

Toda nuestra historia cósmica es teóricamente bien entendida, pero sólo porque entendemos la… [teoría de la gravitación que la sustenta, y porque conocemos el ritmo de expansión actual del Universo y su composición energética. La luz siempre seguirá propagándose a través de este Universo en expansión, y seguiremos recibiendo esa luz arbitrariamente en el futuro, pero estará limitada en el tiempo en cuanto a lo que nos llega. Todavía tenemos preguntas sin respuesta sobre nuestros orígenes cósmicos, pero la edad del Universo es conocida.

Conceptualmente, podría parecer la idea más sencilla que existe para determinar la edad del Universo.  Una vez que se sabe que el Universo se está expandiendo, todo lo que hay que hacer es medir la tasa de expansión actual y utilizar las leyes de la física para determinar cómo debe haber cambiado la tasa de expansión a lo largo del tiempo. En lugar de extrapolar hacia adelante para determinar el destino del Universo, se hace el cálculo hacia atrás y se retrocede hasta alcanzar las condiciones del propio Big Bang caliente.

Cuántos años tendrá el universo

Di que estás tranquilo. La perspectiva numérica es importante para esta clase de FQ. Vamos a profundizar un poco en algunos números. Por favor, recuerda que lo que más importa es la perspectiva y el razonamiento inductivo utilizado para alcanzar esa perspectiva.

Aunque hay muchas técnicas modernas para medir las distancias astronómicas a las estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias (haz clic aquí si quieres un resumen más completo), nos centraremos en las tres mencionadas en el vídeo: paralaje, velas estándar y desplazamiento al rojo Doppler. Fíjate en que estas técnicas se denominan la Escalera de las Distancias Cósmicas porque, como una escalera, los astrónomos tuvieron que ir “subiendo”, por así decirlo, la curva de aprendizaje, aprendiendo mejores técnicas a medida que las distancias aumentaban y las técnicas anteriores fallaban. Además, cada nueva herramienta de medición permitió a los astrónomos ir “subiendo” la escalera de mayores distancias, hasta llegar ahora con una razonable confianza inductiva a las primeras galaxias formadas poco después de la creación del universo.

Como hemos visto, el paralaje era conocido por Ptolomeo y los astrónomos de la Edad Media. Curiosamente, como veremos más adelante, sus limitaciones (sólo funciona para objetos astronómicos relativamente cercanos) reforzaron en realidad la opinión con “pruebas” de que la Tierra tenía que ser el centro del universo. Así que una vez que los astrónomos se dieron cuenta de que el sol era en realidad el centro del movimiento planetario y no la Tierra -lo que implicaba que las estrellas tenían que estar mucho más lejos de lo que pensaban Ptolomeo y la gente hasta el siglo XVI-, hubo que ponerse gorras de pensar profundamente para aplicar la técnica de las velas estándar. Luego, cuando se descubrió que incluso este método era limitado, se elaboró el método de desplazamiento al rojo Doppler que se muestra en el vídeo.

Átomos en el universo

Nuestros estudios de galaxias más profundos pueden revelar objetos a decenas de miles de millones de años luz, pero hay… [+] más galaxias dentro del Universo observable que aún no hemos revelado. Lo más emocionante es que hay partes del Universo que aún no son visibles hoy en día y que algún día serán observables para nosotros.

Aunque han pasado miles de millones de años desde el Big Bang, hay un límite cósmico para poder observar los objetos que ocupan nuestro Universo. El Universo se ha expandido durante todo este tiempo, pero ese ritmo de expansión es finito y está bien medido. Si calculáramos la distancia que podría haber recorrido un fotón emitido en el instante en que se produjo el Big Bang, obtendríamos el límite superior de la distancia que podemos ver en cualquier dirección: 46 mil millones de años luz.

Ese es el tamaño de nuestro Universo observable, que contiene unos dos trillones de galaxias en diversas etapas de desarrollo evolutivo. Pero más allá de eso, debería haber mucho más Universo más allá de los límites de lo que podemos ver actualmente: el Universo inobservable. Gracias a nuestras mejores mediciones de la parte que podemos ver, por fin estamos averiguando qué hay más allá, y cuánto de él podremos percibir y explorar algún día.