Expansión cósmica: el misterio

Desde el Big Bang y la creación de todo hace más de 13 millones de años, el universo ha estado en una constante expansión. Sin embargo, hasta el momento no se conoce con exactitud cuál es su velocidad. Esto se debe a que los astrónomos no se colocan de acuerdo, es qué tan rápido se da la tasa de expansión.

gran expansión

Georges Lemaître, el famoso físico Belga que vivió desde el año 1894 hasta el año 1966, fue de los primeros en hablar de este tema. Lo hizo al proponer una teoría donde mencionaba que el universo se estaba expandiendo en sus diferentes direcciones y  que podría remontarse a un solo lugar de partida.

Esta teoría fue demostrada por primera vez por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble, quien vivió entre los años 1889 y 1953. Durante el transcurso de la década de los 20’s Hubble descubrió que cada galaxia se alejaba de nosotros. Y entre más lejanas se encontrara, estas se moverían más rápido. Después de esto, se originó la Ley de Hubble y la constante de Hubble (H0). Esta ley eran capaz de medir qué tan rápido puede expandirse el universo a diferentes distancias a partir de un lugar parcial dentro del espacio.

La constante de Hubble nos ayuda a conocer la velocidad a la cual se está expandiendo el universo. Sin embargo, actualmente existe un desacuerdo bastante grande entre los científicos de la astronomía. Esto se debe a que algunos utilizan un método de medición basado en supernovas, las cuales aparecen de forma esporádica entre las galaxias que están más lejos. Mientras que por otro lado, otros usan la técnica que emplea el fondo cósmico de microondas.

Los métodos de medición y sus diferencias

Los métodos de cálculos que te hemos mencionado anteriormente, cada vez que se han empleado los resultados arrojaron valores totalmente distintos. Esto en cuanto a la tasa de expansión del universo y una desviación bastante significativa. Si hablamos de manera concreta podemos decir que realizar la medición usando el método basado en supernovas, este da una estimación de 67,4 H0.

Por otro lado, el método basado en el fondo cósmico de microondas ha dado una estimación de 74 H0 (km/s/Megapársec). Así que hablando de manera estimada, el universo se está expandiendo más o menos a unos 70 km por segundo. Esto va aumentando cada 3,26 millones de años luz, lo quiere decir que entre más lejos, más rápido es la expansión el universo.

La diferencia entre un método y el otro es bastante relevante, ya que tiene más o menos un orden del 10%. Además, cada vez que se hacen dichos cálculos se vuelve más complicado decir o echarle la culpa a un posible error  en las medidas.

expansión cosmos

Si se habla en términos estadísticos, se tiene establecido que la diferencia entre el resultado de ambos resultados ha ascendido en 4,4 sigmas. Esto quiere decir en términos generales, que la probabilidad de ocurrir algún fallo o un error por un falso positivo es de 1 entre 100.000.

De acuerdo con el profesor asistente del Departamento de Física Teoría de la Facultad de Ciencias de Ginebra, Lucas Lombriser, hay algo importante. Y es que los valores de ambos métodos se volvieron más precisos durante el paso de los años sin dejar de ser diferentes.

La burbuja cósmica que creó la división entre los cálculos

Lucas Lombriser, se plantea que el universo no es totalmente uniforme o al menos no lo es tanto como se piensa. Además, de que hay una parte bastante grande del cosmos que se encuentra envuelta en una burbuja. Esta burbuja ha causado una desviación entre los cálculos hechos por astrónomos antiguos y los de la actualidad.

Esta especie de esfera contiene una longitud de aproximadamente a unos 250 millones de años luz e integra a la vía láctea y otros cientos de millones galaxias en sus alrededores más allegados. De hecho, muchos de los astrónomos expertos en esta área creen que dentro de esta burbuja se encuentra una materia con un tamaño de más o menos a la mitad del resto del universo.

Lombriser explica también que si nosotros estuviésemos en algo con forma de burbuja de gran tamaño, donde la consistencia de la materia fuese mucho menor con respecto a la consistencia conocida del universo, esta tuviese secuelas en los trechos de las supernovas y en la determinación de la constante de Hubble.

expansión universo

Un  posible nuevo valor para la constante Hubble que mide la velocidad de expansión

Lo único que se necesitaría para que esto sucediera sería que la Burbuja denominada como Hubble se vuelva tan grande como para incluir la galaxia que se utiliza como recurso para hacer un cálculo estimado de la distancia.

Si se establece el diámetro de dicha burbuja con un dígito de unos 250 millones de años luz, se podría calcular que sí la densidad de la materia fuese un 50% menor con respecto al resto del universo, se crearía un valor reciente para poder utilizarse con la constante de Hubble y que dicho valor esté de acuerdo con la obtenida a través del fondo cósmico difuso. Y la probabilidad de que esta fluctuación exista es de más o menos de 1 en 20 o incluso siendo optimista una probabilidad de 1 en 5. Esto vuelve la posibilidad de obtener el valor de la nueva constante posible y no una simple fantasía de un astrónomo amante de lo teórico, pues hay muchas regiones como la nuestra en este enorme universo.

Ventajas y desventajas de cada método medidor de la expansión

velocidad expansión

Cada método cuenta con una serie de ventajas y desventajas, ya que, por un lado, medir la velocidad a la que se alejan las galaxias cercanas es como medir de forma directa la constante de hubble. Así que no es necesario realizar ningún tipo de hipótesis sobre el contenido general de materia y energía del universo y tampoco hacer hipótesis sobre los detalles de su evolución desde el Big Bang hasta el día de hoy.

No obstante este tipo de medición se ha visto gravemente afectado por un error considerable y este es que es realmente difícil hacer mediciones de distancia en cosmología. Por lo tanto, normalmente la ejecución de los cálculos y los resultados obtenidos se estiman.

Ahora, las mediciones realizadas basándose en el fondo cósmico de microondas tienen acertada la precisión para dar resultados finales. Sin embargo, estos resultados son referentes a las épocas más tempranas y remotas del cosmos, por lo que para llegar a un resultado que esté acorde con la velocidad de expansión en la actualidad se necesita asumir un modelo sobre la composición y la evolución en términos generales del universo.

Este modelo que es el utilizado actualmente, ya que ha demostrado una excelente capacidad para explicar todo tipo de observaciones es conocido cómo ACDM y supones entre varias cosas que los dos componentes mayoritarios que tiene el universo son la energía oscura, que tiene un 70% y luego le sigue la materia oscura que tiene un 25%. El 5% restante del contenido energético del cosmos correspondería a la luz y los átomos que ya conocemos, los cuales componen todo aquello que podemos ver. También puedes leer sobre la causa de muerte de las estrellas.

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