La expansión del universo y su posible destino

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En un artículo anterior publicado en nuestra página titulado Los 25 años del telescopio Hubble. Entrevista con Raúl Mújica García se habla acerca de la creación del telescopio espacial Hubble y su importancia para apreciar detalles del universo -como el poder apreciar el distanciamiento de las galaxias, reduciendo la incertidumbre sobre la velocidad de expansión y con ello corroborar la teoría que el universo se expande- y es que durante de miles de años, los astrónomos han luchado arduamente para responder preguntas básicas acerca del universo, entre ellas, aceptando la premisa que el Universo se expande, la siguiente:

¿Cuál es el destino de nuestro universo?

El descubrimiento de la expansión del Universo empieza formalmente en 1912, con los trabajos del astrónomo Vesto M. Slipher. Observó, a través del espectro de las galaxias, que las líneas resultantes del espectro se desplazan hacia el color rojo; y en 1929 el también astrónomo Edwin Powell Hubble relacionó dicho desplazamiento con la expansión del Universo, afirmando que midiendo el corrimiento del espectro de una estrella, es posible conocer si se acerca o se aleja de nosotros, llegando así a la ahora llamada constante de Hubble, que es el cociente entre la distancia de una galaxia a la Tierra y la velocidad con que se aleja de ella, ésta se calcula que está entre los 50 y 100 Km/s por megaparse.

Ahora bien, las ecuaciones del universo en expansión tienen tres soluciones posibles, cada una de las cuales predice un destino diferente para el universo como un todo. A los tres tipos posibles de universos en expansión se los llama Universo abierto, Universo plano o Universo cerrado. Si el universo fuese abierto, se expandiría para siempre. Si el universo fuese plano, también se expandiría para siempre, pero la tasa de expansión se frenaría  luego de un tiempo infinito, y si el universo fuese cerrado, podría, eventualmente, parar de expandirse y volver a colapsar sobre sí mismo, dando lugar a otro Big Bang. Una analogía para entender esta tricotomía es la siguiente:

Consideremos que una nave espacial es lanzada desde la superficie de la Tierra:

  • Si la nave espacial no tiene suficiente velocidad para perder el hato de la gravedad terrestre, se caerá  nuevamente hacia la Tierra (esto es equivalente a un universo cerrado que vuelve a colapsar),
  • si a la nave se le da la suficiente velocidad de tal modo que tenga la suficiente energía para librar la gravedad terrestre, entonces, a una distancia infinita de la Tierra, se frenará (este es el símil a un universo plano), y
  • si la nave es lanzada con más energía de la necesaria para escapar, siempre tendrá algo de velocidad, incluso cuando esté a una distancia infinita (análogo al universo abierto).

Por último, a través de la observación de los grandes telescopios se documenta que las galaxias se alejan de la Vía Láctea en todas direcciones, dando la sensación de que nuestra galaxia es el centro del Universo, esto es sólo consecuencia de la forma en que se expande el Cosmos: Imaginemos que la Vía Láctea y el resto de galaxias, estrellas y todo aquel elemento del Universo son puestos sobre la superficie de un globo. Al inflar el globo, todos los puntos se alejan entre sí por lo que si decidimos cambiar la Vía Láctea por la galaxia de Andrómeda o por cualquiera de los otros puntos y realizásemos la misma operación, observaríamos exactamente el mismo fenómeno, resultando entre otras cosas que no hay un centro del Universo como tal a primera instancia; concluyendo así, que los fenómenos mencionados debemos entenderlos como el principio de la comprensión del Cosmos y de todo aquello que lo compone, donde la Tierra y con ello la humanidad, son menos que un grano de arena del gran asperón llamado Universo.

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