De la edad y tamaño del universo

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De la edad y tamaño del universo

A finales del siglo XVII la concepción de Isaac Newton de un universo infinito creado instantáneamente por Dios hacía irrelevante la pregunta sobre su tamaño, y la cuestión sobre su edad algo a ser determinado más por los historiadores que por los hombres de ciencia. Durante más de dos siglos después de la publicación de los Principia los esfuerzos por determinar distancias astronómicas estuvo limitado al Sistema Solar y a unas pocas estrellas cercanas.

La disponibilidad de telescopios cada vez mayores y el desarrollo de la fotografía y de la espectroscopía aumentaron enormemente la variedad y precisión de los datos a disposición de los astrónomos pero, con todo, a finales del siglo XIX el tamaño de la Vía Láctea era aún desconocido y, a pesar de las especulaciones sobre la posibilidad de existencia de otros sistemas, pocos astrónomos, si alguno, creían en la existencia de algo fuera de nuestra galaxia en el infinito vacío del universo.

Entre 1910 y 1930 las nuevas técnicas para determinar las distancias interestelares permitieron finalmente que los astrónomos determinaran aproximadamente el tamaño y la forma de la Vía Láctea. Al mismo tiempo Vesto Slipher y Edwin Hubble midieron el corrimiento hacia el rojo en los espectros de una serie de nebulosas espirales, y determinaron que casi todas ellas se alejaban de la Tierra a altas velocidades radiales.

En 1929 Hubble ya había calculado la distancia a distintas nebulosas y, por primera vez, había aportado pruebas suficientes de que las nebulosas espirales eran agrupaciones de estrellas (no las identificó como lo que eran, galaxias) mucho más allá del límite de la Vía Láctea. Más significativo aún fue su descubrimiento de que cuanto más alejada estaba una nebulosa mayor era la velocidad radial con la que se alejaba de la Tierra.

Los descubrimientos de Hubble no solo poblaron el vacío cósmico de Newton de innumerables estrellas, también indicaban que el universo no sería estático, sino que se estaría expandiendo. El concepto de un universo en expansión ya había sido propuesto teóricamente por Willen de Sitter (en 1917), Alexander Freedman (1922) y Georges Lemaître (1927) como una forma de resolver una anomalía en la solución de las ecuaciones de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, pero fue el trabajo de Hubble el que llevó a los astrónomos a considerar seriamente la idea de un universo que se expande y, por tanto, con una edad y tamaños calculables.

La clave para calcular la edad, y por tanto el tamaño, de un universo que se expande es la determinación del cociente velocidad/distancia intergaláctico (lo que ha venido en ser llamado constante de Hubble). En los años treinta el primer valor de la constante calculado por el propio Hubble implicaba una edad del universo del orden de 2.000 millones de años. Este resultado era paradójico, desde el momento en que las determinaciones radiométricas de la edad de la Tierra eran mucho mayores.

El trabajo, entre otros, de Walter Baade en los años cuarenta y de Allan Sandage en los cincuenta, tuvo como consecuencia una revisión sustancial de los valores aceptados para la constante de Hubble, y para los años sesenta el consenso entre los astrónomos era que el universo tenía entre 10.000 y 20.000 millones de años, con un tamaño correspondiente del orden de 10.000 millones de años-luz. Estos datos encajaban conceptualmente con el éxito de la hipótesis del Big Bang, que había proporcionado a cosmólogos y astrofísicos un modelo físico causal de un universo en expansión con un comienzo instantáneo y edad y tamaño finitos.

Desde los años cincuenta la rápida proliferación de nuevas técnicas y tecnologías había permitido a los astrónomos acercarse cada vez más al borde del universo (observable) y, en los años noventa, la determinación de un valor preciso de la constante de Hubble se convirtió en una prioridad para el nuevo Telescopio Espacial Hubble.

A pesar de ello, los resultados de los distintos esfuerzos independientes para recalcular la constante de Hubble no resultaron consistentes entre sí y a finales de los noventa la controversia sobre la edad y tamaño del universo estaba servida. A finales del siglo XX algunos astrónomos estaban convencidos de que la edad del universo estaría comprendida entre 12.000 y 15.000 millones de años, mientras que otros astrónomos afirmaban que no había forma de asegurar que la incertidumbre fuese menor al rango 10.000 y 20.000 millones de años. Fueron necesarios dos nuevos instrumentos, WMAP y Planck para fijar la edad del universo en el valor de consenso actual (2013), 13.798 ± 0,037 millones de años.

Otra cosa es el tamaño. El de un universo en expansión depende, obviamente, de su edad, pero las teorías cosmológicas recientes, como los modelos inflacionarios de Alan Guth y otros, sugieren la posibilidad de que nuestro universo observable pueda ser solo una (pequeña) parte de una estructura mayor.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

13 comentarios

  • […] A finales del siglo XVII la concepción de Isaac Newton de un universo infinito creado instantáneamente por Dios hacía irrelevante la pregunta sobre su tamaño, y la cuestión sobre su edad algo a ser determinado más por los historiadores que […]

  • Avatar de Rafa Barber

    Interesante. Pero ¿se sabe algo sobre los límites del universo o el espacio se crea a medida que su expansión crece? ¿Qué hay de la nueva teoría de que el primer núcleo de materia/energía surgió por si solo de la nada?

  • Avatar de alfredo

    mientras, los cientificos debatian si eluniverso se expande o no, cientos de anos atras la biblia poeticamente decia que el universo si se expande (isaias 40:22) el error de los cientificos es descartar a dios de sus teorias,el es el disenador inteligente del universo

  • Avatar de José Ramón

    Me has hecho soltar una carcajada con lo de «ahora ve, y no peques más». Es triste que el nivel de los que usan la Biblia como argumento en un debate sea tan bajo. Tu respuesta, en cambio, es magnífica. Saludos

  • Avatar de javi rguez

    Todo big-banista que intenta apelar a la logica o a lo demostrable mediante ensayo y error que piense en esto un momento..
    De verdad les es más fácil pensar en una masa rocosa que » no tuvo principio» y formó un universo milimetrado en leyes fisicas de un reventón??

    Los últimos estudios apuntan a que el universo continúa expandiéndose, al contrario de lo que decía la teoría del bigbang, que deceleraba después de la explosión y formación de todo..

    Saludos.

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