LOS LIMITES DEL UNIVERSO

A muchos nos produce verdadero vértigo solamente hacernos una idea tridimensional de como sera el universo,parece que nuestra imaginación puede con todo,pero el mero hecho de plantearnos como se estructura el cosmos,sus dimensiones,sus limites(si los tiene), desborda los esquemas,que como habitantes de un pequeño planeta de una perdida estrella de la  galaxia,podamos tener sobre la profunda oscuridad  que nos rodean.

Resultado de imagen de universo

Así podría ser el universo

En la actualidad la cosmologia es la ciencia que se ocupa de resolver estos misterios,hoy en día sabemos que vivimos en un universo en expansión,es decir las galaxias que lo pueblan se alejan unas de otras con una velocidad que aumenta según observamos galaxias mas distantes.El descubrimiento de la expansión del universo es uno de los hechos más importantes de la historia y fue obra de astrónomo Edwin P.Hubble(1889-1953). La existencia de un movimiento de expansión lleva implícito un hecho sorprendente,  el universo debió de tener un punto inicial de partida de este movimiento,es decir que el universo tuvo que tener un instante inicial en el tiempo,tuvo que tener un origen.

A partir de esta premisas se han desarrollado diferentes modelos que intentan explicar el origen y evolución del universo,siendo el mas aceptado y el que mas pruebas observacionales tiene a su favor,el modelo llamado de la Gran explosión o Big Bang,conocido mas o menos por todos y que no explicare ahora,solamente decir que según este modelo se cree que tras una fluctuación cuántica en la singularidad inicial aparecieron el espacio,el tiempo y la materia.La ciencia actual es capaz de describir con relativa seguridad los acontecimientos ocurridos en el universo cuando este tenia una edad de una billonesima de segundo,los hechos que sucedieron antes de este tiempo se escapan al conocimiento de la fisica y no se pueden describir.

Resultado de imagen de big bang universo

Desde que Einstein desarrollo su teoría de la relatividad general se sabe que existe un vinculo muy estrecho entre el espacio-tiempo del universo y la materia-energía que lo puebla.La evolución futura y la estructura del universo son descritas por la cosmologia moderna con los modelos llamados de Fridman-Robertson-Walker(FRW),se basan en la teoría de la relatividad general,que considera el universo como homogéneo e isotropo(el universo es igual en todos sus puntos y en todas sus direcciones) y en las descripciones cuánticas sobre la materia y la energía. A pesar de sus limitaciones observacionales los modelos FRW han conseguido aportar una base bastante potente para seguir investigando sobre el futuro a largo plazo del universo. Hay que decir que cuando se tratan estos aspectos del universo las aportaciones teóricas son mucho mas que las observacionales,por lo tanto no todo esta dicho y las puertas a futuros  descubrimientos están abiertas.

Según los modelos FRW  el ritmo con el que los cúmulos y supercúmulos de galaxias se alejan no es independiente de la materia y la energía que estos contienen,su atracción gravitatoria frena la expansión. Ya sabemos que la cantidad de materia que contenga el universo sera determinante a la hora de saber como se estructura el universo,conocerla es uno de los enigmas en el que se esta trabajando hoy en día,la aparición en escena de la materia y energía oscura todavía aportan mas incertidumbre sobre el asunto.

En este contexto se plantean tres escenarios distintos para una misma realidad,por un lado si el universo contuviera suficiente materia la gravedad podría acabar venciendo a la expansión,deteniéndola primero y sustituyéndola después por una contracción a escala universal. Así en un  universo donde la densidad de la materia-energía fuera suficientemente alta, podría darse el caso de que los cúmulos y supercúmulos de galaxias se acercaran cada vez mas unos  a otros hasta acabar en una  Gran Implosión o Big Crunch,una singularidad análoga al Big Bang y que marcaría el fin del espacio-tiempo,hablamos de un universo cerrado.Algunos cosmologos plantean la posibilidad de la existencia de un  ciclo Gran Explosión-Gran Implosión,una especie de eterno retorno cosmologico,aunque no existen ningún indicio teórico ni observacional  en su favor,genera un escenario donde el universo surge por un motivo(el ciclo cosmologico),lo contrario del modelo del Big Bang en el cual el universo parece que surge por “arte de magia” espontáneamente.Los conflictos filosóficos parecen menores en un universo cerrado.

En un segundo caso pudiera ser que el contenido de materia del universo no fuera suficiente como para vencer a la expansión. En este caso,los modelos FWR predicen que el alejamiento entre las galaxias proseguiría por siempre.El ritmo de alejamiento entre unos cúmulos y otros iría frenándose tendiendo con el paso del tiempo a un valor constante,alcanzado el cual proseguiría la expansión por el resto de la eternidad.En este caso hablamos de universo abierto.

Existe un tercer caso en el cual el contenido de materia del universo fuera exactamente el necesario para equilibrar,a largo plazo,la expansión y la gravedad. En este caso,la expansión iría haciéndose cada vez más lenta, tendiendo a detenerse del todo.A muy largo plazo,el universo observable aparecería totalmente estático,hablamos de un universo plano. La pregunta es ¿cual de los tres modelos describe el universo real? pues todo depende de conocer cual es la densidad de materia del cosmos,una de las mayores incógnitas del la cosmologia actual y sobre la cual todavía no hay resultados concluyentes.Si la densidad supera un cierto valor limite,llamado densidad critica,entonces el universo es cerrado.Si la densidad real es inferior a la critica entonces tenemos un universo abierto,por otro lado si la densidad real es igual a la critica tendremos el tercer caso,un universo plano que acabaría “frió” e inerte, sin movimiento alguno.

Resultado de imagen de universo cerrado plano y abierto

Como hemos visto cuando se aplican las ecuaciones de Einstein a un universo homogéneo e isotropo se obtienen tres tipos de soluciones diferentes,que dan como resultado tres universos posibles;cerrados,planos y abiertos.Todos estos universos tienen en común un inicio en el tiempo, fruto de la Gran Explosión o Big Bang,a partir de la cual surgió el tiempo y el espacio.

Si nos planteamos las dimensiones del universo surge la cuestión de la finitud o infinitud del cosmos,¿es el universo infinito en el espacio?¿puede existir una ultima frontera cósmica?.Con la relatividad general se establece un vinculo sin discusión alguna entre espacio y tiempo,estos dos aspectos del universo se consideran inseparables y  se presentan en un único escenario,el continuo espacio-tiempo, donde se desarrolla todo la dinámica fisica del universo. Así , la relatividad general,  establece con claridad el carácter finito o infinito del espacio en el cosmos según se trate de un universo cerrado o no cerrado(plano y abierto).

Si nuestro universo fuera abierto,como parece que indican las observaciones actuales,nos encontraríamos ante un cosmos de volumen y tamaño infinitos,poblado por infinitas galaxias. No existe el final,ni del tiempo ni del espacio.Sin embargo si que tenemos una ultima frontera óptica y es que solo podemos observar una porción finita de este universo infinito.Este hecho establece lo que se conoce en cosmologia como el horizonte de partícula,que nos es otra cosa que la distancia mas allá de la cual la información (luz) todavía no a tenido tiempo de llegar a nosotros.En un universo plano las cosas serian igual,infinitud espacio temporal.

Si el universo fuera cerrado,entonces la teoría de la relatividad impone que su extensión espacial sea finita.Este modelo nos ahorra las dificultades filosóficas que implica un universo infinito,pero surgen otras cuestiones desconcertantes,Si el universo es finito,es decir tiene limites,¿podremos viajar hasta su frontera? y llegados a esa frontera ¿que hay más allá?.Parecen preguntas lógicas antes un escenario así,pero en el marco  de la relatividad general donde a veces los hechos superan al sentido común,este tipo de cuestiones carecen de sentido,ya que se predice que tales universos son finitos,pero ilimitados.

De una forma sencilla se puede recurrir a la analogía de la esfera.En esta analogía el espacio que habitamos se convierte en un mundo bidimensional. Un universo cerrado bidimensional podría compararse a una esfera cuya superficie se correspondería al espacio tridimensional en que habitamos.Supongamos que disponemos de una nave super-espacial y de tiempo suficiente para recorrer el universo en su totalidad,podríamos salir desde un punto dado y viajar en linea recta durante un tiempo finito y acabar volviendo al punto de partida,tras haber recorrido una distancia también finita.Sin embargo,en ningún caso hemos pasado por frontera o limite alguno:es posible explorar la totalidad de un universo cerrado sin encontrar ninguna ultima frontera o limite.

La última frontera del Universo

Región más distante conocida,en el cuadro situación de la galaxia más lejana(13.000 millones de años luz).

 

No son estas las únicas características sorprendentes de un universo cerrado.El universo observable abarca una distancia determinada marcada por los objetos más distantes cuya luz ha tenido tiempo de alcanzarnos desde la Gran Explosión, hoy en día  se estima en 13.000 millones de años luz.En un universo cerrado, a medida que que pasa el tiempo se van haciendo visibles objetos más y más distantes,pero en un universo cerrado existe un limite máximo de distancia,puesto que el volumen de espacio disponible es finito,por lo tanto,el numero de galaxias también lo es.Dicho en otras palabras,en un universo cerrado debe haber una galaxia determinada que sea la más distante a la nuestra:existen las antípodas cósmicas. Ahora bien,llegado el tiempo en que se hagan visibles las antípodas,las galaxias más alejadas empezaran a hacerse visibles a la vez en dos direcciones opuestas del cielo,y en estados evolutivos diferentes.La luz de algunas galaxias habrá tenido tiempo de alcanzarnos siguiendo el camino más corto hasta nosotros,pero también el camino más largo,en dirección opuesta y dando la vuelta al universo antes de alcanzar nuestra galaxia.Las ecuaciones de la relatividad general indican que en un universo FRW cerrado las antípodas cósmicas se hacen visibles justo en el instante en que la expansión cósmica se detiene frenada por la atracción gravitatoria entre las galaxias.A continuación empieza la contracción universal,y solo en esta etapa cósmica algunas galaxias lejanas se hacen visibles en direcciones opuestas.A medida que avanza la contracción,más y más galaxias,cada vez más próximas,muestran imágenes duplicadas.A la larga,hasta la luz de nuestra propia galaxia podría tener tiempo de recorrer todo el cosmos y volver al lugar de emisión,de manera que podríamos encontrarnos observándonos a nosotros mismos,pero las ecuaciones predicen que la luz de nuestra galaxia necesitaría todo el tiempo que media entre el nacimiento y la muerte del cosmos para circunnavegar en universo,así que solo en el instante final,o Gran Implosión ,llegaría hasta nosotros la luz que fue emitida desde el lugar ocupado por nuestra galaxia.La paradoja existencial de un final apocalíptico observándonos a nosotros mismos como espectadores de lo inevitable.

Anuncios

3 Respuestas a “LOS LIMITES DEL UNIVERSO

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s