El universo tiene aproximadamente 13.7 mil millones de años. Esto significa que cualquier rayo de luz creado en sus primeros años habría viajado por el espacio esta cantidad de tiempo o menos. Sin embargo, hoy en día podemos ver objetos que se encuentran a más de 40 mil millones de años luz de distancia. Pero ¿cómo es posible que está luz de objetos tan distantes nos llegue? A continuación, te lo contamos.
Empecemos por plantear bien el problema. Hace aproximadamente 13.7 mil millones de años ocurrió el Big Bang, el inicio de nuestro universo. Con el paso del tiempo, se crearon las primeras galaxias y estrellas. Luego, aparecieron planetas, como el nuestro. Hoy en día, podemos ver algunas de las estrellas, galaxias y planetas que se formaron a causa del Big Bang.
Pero ¿por qué solo algunas? Porque la luz tiene una velocidad fija. Como te lo hemos explicado en otro video, esta viaja a 299,792,458 metros por segundo. Es tan rápida que los científicos tienen una medida de distancia llamada el año luz. Básicamente, es lo que viaja la luz en un año.
Si tomamos en cuenta lo anterior, entendemos por qué solo podemos ver algunas de las estrellas de nuestro universo. Al tener una velocidad limitada, debemos esperar que la luz de objetos más lejanos nos llegue. A más tiempo esperemos, más objetos podremos ver.
Sin embargo, cabe resaltar que la visión que tenemos de los objetos lejanos es sobre su pasado, ya que la luz que nos llega de ellos es luz emitida hace muchos años.
De hecho, la luz más lejana y vieja que nos llega es la del fondo cósmico de microondas o CMB por sus siglas en inglés. En palabras de Don Lincoln, físico del Laboratorio Nacional Fermi de los Estados Unidos, esta es una fotografía del nacimiento del universo. Si quieres saber más de ella, puedes revisar nuestro video sobre el Big Bang que está en la descripción.
Así, podemos imaginar lo siguiente. Nosotros estamos acá, en la Tierra. Alrededor nuestro hay una región esférica de estrellas y otros objetos espaciales que podemos ver. Y, en sus límites, tenemos el CMB, luz que ha viajado por 13.7 mil millones de años desde el inicio de nuestro universo ¿Y qué tan grande es esta esfera?
Si has prestado atención, entonces probablemente responderás que esta esfera tiene un radio de 13.7 mil millones de años luz. ¿Por qué? Porque ese es el tiempo que ha tenido la luz para viajar desde que se creó el universo. Sin embargo, esto que parece sumamente razonable es incorrecto.
En realidad, cuando apuntamos nuestros telescopios hacia el firmamento podemos ver objetos que están a 46 mil millones de años luz. Pero ¿cómo es posible esto? Para entenderlo, es necesario tomar en cuenta que el espacio se está expandiendo. Pero ¿qué significa esto? Veamos.
Hoy sabemos que nada se puede mover por el espacio más rápido que la luz. Esta es la mayor velocidad a la que un objeto puede moverse. Sin embargo, cuando observamos las galaxias, vemos que estas se alejan cada vez más. De hecho, el primero en darse cuenta de esto fue Edwin Hubble en 1920.
Hubble no solo se dio cuenta de que las galaxias se alejaban, sino que también observó que mientras más lejos miraba, más rápido se alejaban los objetos de nosotros, incluso más rápido que la velocidad de la luz.
Pero ¿cómo es posible esto si la velocidad máxima de un objeto por el espacio es la velocidad de la luz? ¿Acaso nos hemos equivocado con respecto a esta velocidad? En realidad, no. La clave está en que no son las galaxias las que se mueven rápido, sino que el espacio entre ellas está creciendo, o mejor dicho se está expandiendo.
Gabriel Perez-Giz, astrofísico de la National Science Foundation en Washington, lo explica de la siguiente manera. Imaginemos que nuestro universo es como un pan con pasas a punto de ser horneado: las pasas representan galaxias y la masa el espacio. Ahora, imaginemos que metemos el pan al horno. A medida que la masa de pan crece y se expande, las pasas se van separando. ¿Por qué? Porque el espacio que hay entre ellas se va expandiendo separándolas cada vez más. Esto es lo que ocurre con las galaxias que se alejan.
Sabiendo esto, ya podemos explicar por qué vemos objetos sumamente lejanos. Hace 13.7 mil millones de años se dio inicio a nuestro universo. De acuerdo con Matthew O’Dowd, astrofísico y profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía del Lehman College de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, unos 300 mil años después nuestro universo estaba lleno de plasma de hidrógeno caliente y era unas 1100 veces más pequeño de lo que es ahora. La luz del CMB proviene justamente de esta época.
Podemos imaginarlo de la siguiente manera. Una zona de este océano de plasma se convirtió en lo que hoy es la Vía Láctea. Por otro lado, a unos 40 millones de años luz, un fotón (luz), fue emitido en dirección a la zona de la Vía Láctea.
A medida que el fotón avanzaba, el espacio entre ambas zonas se fue expandiendo, como nuestro pan con pasas. Era como si el fotón estuviese nadando en contra de una corriente, por más que avanzaba el espacio entre él y nuestra galaxia incrementaba. Sin embargo, después de viajar por 13.7 mil millones de años, el fotón llegó por fin a lo que hoy es la Tierra. La zona de donde partió ya no estaba a 40 millones de años luz, sino a unos 46.5 mil millones de años luz.
Así, debido a la expansión del espacio, hoy en día podemos ver objetos que se encuentran mucho más lejos que lo que en condiciones normales podríamos ver. Sin embargo, esta expansión eventualmente causará que la mayoría de objetos que vemos en el firmamento desaparezca.
