Esta es la forma que tiene el Universo

El Universo es plano. Sí como lees. Pero decir que es plano y dejarlo ahí no es suficiente, hay que explicarlo un poco. Agárrate en un Universo plano que vamos a explicarlo.

De acuerdo con la teoría de la Relatividad General de Einstein, el espacio se curva con la masa. Como resultado de esto, la densidad del universo (cuánta masa se ha extendido sobre su volumen) determinará su forma.

Los astrofísicos han calculado la “densidad crítica” del Universo. La densidad crítica es proporcional al cuadrado de la constante de Hubble, que se usa para medir la tasa de expansión del Universo. Os explico qué es la constante de Hubble (H):

Según la ley pronosticada por la teoría de Fridman y demostrada por Hubble en sus observaciones, las galaxias se alejan de nosotros a velocidades v proporcionales a las distancias d hasta ellas, conforme más alejadas están mayor es el valor de la velocidad, para las galaxias próximas se demuestra que: v = H d donde H es el coeficiente de proporcionalidad (constante de Hubble) que se determina a partir de observaciones.

Esta ley muestra que no hay observadores privilegiados en el Universo. A causa del efecto Doppler, el alejamiento de las galaxias provoca el desplazamiento de sus lineas de emisión hacia el lado rojo del espectro. La dependencia del corrimiento al rojo z (desplazamiento de la frecuencia en el espectro electromagnético) de la velocidad de alejamiento v se expresa mediante la siguiente formula:

z = v/c (c es la velocidad de la luz)

Sí en esa formula introducimos la ley de Hubble, obtenemos la formula básica que se utiliza para determinar las distancias hasta las galaxias y cúmulos estelares!:

z = Hd / c

Seguimos hablando de la forma del Universo… La comparación de la densidad crítica con la densidad real puede ayudar a los científicos a comprender el cosmos. Si la densidad real del Universo es menor que la densidad crítica, entonces no hay suficiente materia para detener la expansión del Universo, y se expandirá para siempre. La forma resultante es curva como la superficie de una silla de montar, esto se conoce como un Universo abierto.

Diferentes formas del Universo según su densidad. Créditos: Crédito: NASA / WMAP Science team.

Si la densidad real del Universo es mayor que la densidad crítica, entonces contiene suficiente masa para detener su expansión. En este caso, el Universo es cerrado y finito, aunque no tiene fin, y tiene una forma esférica. Una vez que el Universo deja de expandirse, comenzará a contraerse. Las galaxias dejarán de retroceder y comenzarán a acercarse cada vez más. 

Eventualmente, el Universo sufrirá lo opuesto al Big Bang, el llamado Big Crunch, esto se conoce como un Universo cerrado.

Sin embargo, si el Universo contiene aproximadamente la masa suficiente para detener la expansión, la densidad real del Universo será igual a la densidad crítica. La velocidad de expansión disminuirá gradualmente, durante un tiempo infinito. En tal caso, el Universo se considera plano e infinito en tamaño.

Las mediciones indican que el Universo es plano, lo que sugiere que también es de tamaño infinito, pero no podemos ver todo el Universo, la velocidad de la luz nos limita ver el volumen del Universo visible desde el Big Bang; Debido a que el Universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años, solo podemos ver 13.800 millones de años luz de la Tierra, es decir solo podemos ver el Universo observable desde nuestra posición.

Pero vivimos en un mundo en tres dimensiones, ¿cómo puedo imaginarme un Universo plano?, cuando decimos que el Universo es plano no es en el mismo sentido en que por ejemplo un trozo de papel es plano, sino que significa que la geometría del Universo es tal que las líneas paralelas nunca se cruzarán. Es decir dos fotones de luz nunca se cruzarían, por ejemplo si fuera esférico y lanzara un fotón desde cada lado de la esfera se terminarán cruzando en uno de los polos de la esfera, en nuestro Universo todo viene de forma paralela, por tanto el Universo es plano por el comportamiento de la luz en el espacio.

Por tanto el Universo es plano y además se está acelerando, antes hemos dicho que el ser plano e infinito implica una desaceleración pero… la expansión no se está frenando… se está acelerando esto es debido a la energía oscura… pero eso será otra historia en otra entrada.

Artículo original publicado en Universo Blog.