A veces, cuando hablamos del Universo, en realidad nos referimos a una parte muy concreta: el universo observable. Es decir, todo aquello cuya luz ha podido llegar hasta nuestro planeta. Pero, ¿hay algo más allá del universo observable? ¿Sabemos el qué? ¿qué tamaño tiene?
El universo observable
Esta es una vista simulada del universo observable. La escala es tan grande, que los pequeños puntos que aparecen son enormes cantidades de supercúmulos galácticos. El nuestro, en el centro de la imagen, es demasiado pequeño para ser visto.
Crédito: Usuario «Azcolvin249» de Wikipedia
Lo primero es lo primero. El universo observable es el nombre que damos al conjunto de galaxias, y otras estructuras, que podemos ver desde la Tierra en este momento. Podemos verlas porque su luz (y otras señales que puedan emitir) han tenido tiempo de llegar a nuestro planeta desde que el universo comenzase a expandirse. La forma del universo observable, como probablemente sepas, es la de una esfera en la que el Sistema Solar está justo en el centro.
Si cogemos cualquier otra galaxia del universo observable, y elegimos un sistema solar en ella para hacer una imagen del universo observable, obtendremos una esfera en la que ese sistema solar estará en el centro y, es posible, que parte del universo observable de esa esfera y de la nuestra sea el mismo. Es más, a medida que pase el tiempo, nuestro universo observable será mayor, a medida que nos llegue más luz de objetos más lejanos.
¿Cuál es el tamaño del universo observable? Su radio es sencillo. Desde la Tierra, hay una distancia de algo más de 46.000 millones de años-luz al borde (es decir, la distancia que recorrería la luz en 46.000 millones de años). Su diámetro, por tanto, es de unos 93.000 millones de años-luz. Pero, quizá te estés preguntando, si el universo tiene 13.700 millones de años, ¿cómo es posible que su radio no sea ese, si nada puede viajar más rápido que la luz? Porque falta un ingrediente. La expansión del espacio. Sin él, estarías en lo correcto (también implicaría que el espacio es plano y estático), pero sabemos que no es así, prácticamente desde su nacimiento, el universo se expande. Hasta hace 5 mil millones de años, esa expansión parecía ir decelerando, pero desde ese entonces, estaría expandiéndose cada vez más rápido (es un fenómeno que atribuimos a algo llamado la energía oscura, pero eso será tema para otro artículo.
Pero, ¿qué hay más allá de esos 93.000 millones de años-luz que sí podemos observar? Pues hay teorías para todos los gustos (prácticamente).
El universo infinito no observable
Ilustración a escala logarítmica del universo observable con el Sistema Solar en el centro, los planetas interiores, el cinturón de asteroides, los planetas exteriores, el cinturón de Kuiper, la nube de Oort, Alfa Centauri, el brazo de Perseus, la Via Láctea, Andrómeda y las galaxias cercanas, la telaraña cósmica de cúmulos galácticos, la radiación de fondo de microondas y el plasma invisible del Big Bang en el borde.
Crédito: Pablo Carlos Budassi
Según la relatividad especial, los objetos que están cerca entre sí no pueden moverse más rápido que la velocidad de la luz entre sí. Sin embargo, esa ley no se aplica para objetos que están extremadamente alejados entre sí porque, en esencia, el espacio en sí mismo es el que se expande. Dicho de otro modo, no es que esos objetos viajen más rápido que la luz, si no que el espacio entre ambos objetos se está expandiendo, provocando que se alejen entre sí a velocidades alucinantes (tan altas que la luz de uno nunca alcanzará al otro). Si nos guiamos por la teoría de la inflación cósmica, entonces el universo no observable es, como mínimo, 1023 veces más grande que el universo observable.
Es decir, sólo estaríamos viendo una minúscula parte del universo en sí. ¿Qué hay más allá de lo que podemos observar? No tenemos forma de verlo, ni de medirlo, así que no lo sabemos, pero sí podemos teorizar al respecto. La primera teoría es, seguramente, la más evidente. Más allá del universo observable hay…. lo mismo que en el universo observable. Galaxias, agujeros negros, quásares, púlsares… hasta el infinito. Parece más lógico que pensar que, llegados a algún punto, habrá una especie de muro invisible.
Aunque el infinito de por sí, para algunos astrónomos, también plantea sus propias paradojas. Si el universo es infinito, querría decir que, con suficiente tiempo, tarde o temprano terminaríamos llegando a algún lugar que sería idéntico a nuestro sistema solar, detalle a detalle, excepto por pequeñas nimiedades. Podría haber un planeta como el nuestro, con las mismas personas que en el nuestro, en el que la única diferencia sea que, mientras tú llevas una camiseta azul, esa otra persona idéntica a ti lleva una camiseta roja. Es más, en un universo infinito, habría infinitos tú con ligeras variaciones (o variaciones enormes).
Dicho de otro modo, no por ser la explicación más sencilla de imaginar, es necesariamente la más simple en cuanto a lo que implicaría. Pero, ni siquiera todos los astrónomos están de acuerdo en que, en un universo infinito, terminaríamos encontrando una copia idéntica de nosotros mismos. Parte del principio de que hay una cantidad finita de maneras de llenar un espacio determinado con partículas fundamentales, algo que no es estrictamente cierto en según qué escala de tamaño estemos hablando.
El flujo oscuro
Pero dejemos atrás estos rompecabezas mentales. ¿Hay otras alternativas sobre cómo puede ser el universo no observable? Sí. Una de ellas, aunque hoy día parece estar rebatida, es algo a lo que los astrónomos llaman flujo oscuro. En 2008, los astrónomos descubrieron algo bastante curioso. Los cúmulos de galaxias parecían moverse en la misma dirección a millones de kilómetros por hora. La fuente podría ser algún tipo de estructura gigantesca, mucho más allá del universo observable, con una influencia gravitacional desmesurada. Sin embargo, los análisis, en 2013, del satélite Planck, no encontraron ninguna evidencia de la existencia de ese llamado flujo oscuro.
Finito, pero ilimitado
Esta es, probablemente, una de las imágenes más llamativas. Todo lo que ves en la imagen (excepto el recuadro inferior izquierdo, obviamente) son galaxias. Todo. Es la imagen del campo ultra profundo del Hubble, y la superficie observada equivale al rcuadro rojo que aparece justo debajo de la Luna. Crédito: NASA and the European Space Agency
También es posible que el universo sea finito e ilimitado. Suena a contradicción, ¿verdad? Lo es. Pero sólo en parte. Tomemos la Tierra como ejemplo. Todos sabemos que es una esfera, y que es finita. Pero si empezamos a andar en una dirección cualquiera, a menos que nos detengamos, seguiremos andando eternamente sin llegar a un final. Vale, sí, pasaremos por el mismo sitio tarde o temprano, pero nada más. La idea para el universo finito e ilimitado es más o menos la misma, pero aplicado a las tres dimensiones que conocemos, que estarían envolviendo a algo con un tamaño finito en la cuarta dimensión.
Por tanto, si pudieses viajar infinitamente por el espacio, tarde o temprano llegarías a tu punto inicial… si no estuviese en constante expansión. Como no tenemos forma de constatar qué versión es la buena, lo cierto es que es tan válida como la del universo infinito (que también sería ilimitado, evidentemente).
El multiverso
Ya he mencionado alguna vez que una teoría es que nuestro universo no es más que una especie de esfera gigantesca de espacio tiempo, y que quizá no sea más que una entre multitudes de universos paralelos. La teoría de cuerdas nos permitiría explicarlo, pero es bastante compleja (y merece ser explicada en su propio artículo). Lo importante es saber que, en teoría, nuestro universo podría coexistir con muchos otros universos (algo a lo que llamamos el multiverso), y la teoría de cuerdas supondría que estos universos pueden entrar en contacto entre sí. La gravedad puede fluir entre universos paralelos, y al entrar en contacto, se crea un Big Bang como el que creó nuestro universo…
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Referencias: Wikipedia y From Quarks to Quasars
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