¿Cómo podemos saber que el universo se está expandiendo?

Hace muy poquito tiempo que sabemos que nuestro planeta y nuestro sistema solar no son más que una pequeña parte de una galaxia llamada Vía Láctea, y que a su vez, esta no es más que una de tantos millones de galaxias que hay en el universo. Además de esto, sabemos que el universo no es un espacio estático, sino que empezó partiendo de un punto minúsculo, muy caliente y que a partir de ahí se fue expandiendo y enfriando y hoy, lo sigue haciendo. Pero, ¿cómo se pueden saber todas estas cosas sólo observando el cielo desde nuestro remoto planeta? Parece que cuanto más sabemos sobre el universo, más insignificantes parece que somos y a la vez, más parece que se nos escapa de las manos su comprensión. Hoy vamos a intentar entender todo esto de la expansión del universo, que a simple vista puede parecer un tema muy complicado, pero que realmente no es difícil de entender.

LA EDAD DEL UNIVERSO.

Parece una locura pensar que el universo en el que vivimos haya tenido un inicio, pero mayor locura es pensar en qué había antes de que se creara el universo y darte cuenta de esa pregunta no tiene lógica porque el propio tiempo se creó con él. Así que el universo tiene entre 13.761 y 13.835 millones de años, y este es el comienzo del espacio y el tiempo.

Supongo que os estaréis preguntando cómo es posible saber eso. Bueno, pues literalmente observando el pasado del universo. Y me diréis: Pero Sabela, es imposible viajar al pasado. Cierto, es imposible viajar al pasado (por desgracia). Sin embargo, el universo es tan grande que la luz tarda muchísimo en llegar hasta nosotros, de modo que lo que nos llega a nuestros ojos es, literalmente, cosa del pasado.

Por ejemplo, el sol está a unos 8 minutos luz de la Tierra, lo que significa que cuando miramos al sol estamos viendo su imagen hace 8 minutos. De la misma manera, la estrella Próxima Centauri se encuentra a 4,2 años luz de distancia, entonces cuando la observamos estamos viendo su imagen hace 4,2 años.

Los científicos han estado observando el cosmos, cada vez más y más lejos y cuanto más lejos miras más hacia el pasado estás mirando. En esta imagen tomada por el telescopio Hubble, por ejemplo, se ven muchas galaxias. Nada fuera de lo normal, la típica imagen del universo.

Créditos NASA

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Todas estas galaxias están relativamente cercanas a nosotros, ya que podemos apreciar su forma y su brillo. Sin embargo, a base de observaciones y profundizando más en esta foto, los científicos han conseguido encontrar algo más, muy interesante y casi imperceptible:

Créditos NASA y STScI

Al aumentar esta imagen se puede ver un puntito rojizo muy débil y pequeño.

En esta imagen amplía varias veces la zona hasta que se consigue ver una estrella, que como veis es de un rojo bastante intenso.

Esta se trata, nada menos, que de la galaxia más lejana observada hasta el momento, y se encuentra a unos 13.300 millones de años luz de distancia.

Si intentamos ver más allá de esto, alrededor de 13.600 millones de años, no se puede ver nada, ni estrellas ni galaxias. Nada -Esto no es causa de las limitaciones de nuestra tecnología, sino que realmente no hay más estrellas ahí-. Entonces, ¿qué puede significar esto? Bueno, pues lo cierto es que, como hemos dicho antes, al mirar a distancias tan grandes lo que estamos haciendo es mirar la imagen del pasado. En este caso estamos mirando hacia un momento del universo en el que las primeras galaxias todavía no se habían empezado a formar porque este todavía estaba empezando a nacer.

Pero volvamos a la galaxia roja. Las galaxias que están muy lejos de nosotros, al igual que esta, se ven todas de un color rojizo. Esto no puede ser casualidad y de hecho tiene una explicación.  Tiene que haber algo que provoque que percibamos su luz de color rojo, algo que provoque que a mayor distancia más rojo sea su brillo. Dicho de otra forma, algo que provoque que la longitud de onda de estas galaxias se vaya haciendo más grande a medida que se alejan. Pues todas las piezas del puzle encajan si pensamos en un espacio en expansión.

Si el universo se expande, las galaxias que se encuentran en él se irán alejando unas de otras. Además estas galaxias emiten luz, y la luz es una onda que viaja por el propio espacio. De forma que si este se está expandiendo, la propia luz se verá afectada por esta expansión y será estirada a su vez.

Si observamos una galaxia que esté relativamente cerca de nosotros, aunque se esté alejando, podremos ver el color prácticamente igual que su color verdadero porque no ha recorrido mucho espacio y por lo tanto no le ha dado tiempo a ser modificada por este. Pero si la galaxia se encuentra muy lejos de nosotros la luz de esta habrá recorrido una gran cantidad de espacio y este la ha ido “estirando” a lo largo de su recorrido. Esto se traduce en una longitud de onda más grande y por consiguiente un color cada vez más rojizo.

Y si bien la idea del universo en expansión es una idea interesante y aparentemente razonable, sería interesante saber si existe alguna prueba que respalde esta teoría. Bien, sigue leyendo.

UN RUIDO MISTERIOSO

Lo cierto, es que si miramos muy lejos en el espacio se puede llegar a ver el Big Bang con nuestros propios ojos. Los primeros en darse cuenta de esto fueron estos dos señores de la foto: Penzias y Wilson. Ellos estaban trabajando con esa antena que se ve a sus espaldas y se encarga de procesar ondas de radio. Se encargaron de eliminar toda posible interferencia para recibir la onda lo más limpia posible, incluso eliminando la radiación de temperatura del propio aparato mediante helio líquido. Sin embargo, descubrieron un ruido constante de baja frecuencia que se repetía. Inicialmente pensaron que podrían ser ruidos procedentes de Nueva York, por lo que intentaron enfocar la antena hacia otra zona alejada de esta ciudad, pero el ruido persistía con la misma intensidad.

Lo siguiente que hicieron fue examinar la antena, pensando que podría tener una avería, y encontraron unas cuantas palomas viviendo dentro y, bueno… dejándolo todo perdido de sus cacotas. Así que espantaron a las palomas y limpiaron la antena a fondo, pero cuando volvieron a utilizarla resultó que ese ruido seguía ahí. Independientemente de la hora, el lugar o a donde lo enfocaran el ruido seguía y siempre con la misma intensidad. No era causa de la antena y tampoco sonidos de la Tierra. Se dieron cuenta de que el causante de ese sonido era el propio universo, emitiendo ondas de radio.

Me explico:

Si observamos el universo hacia 13.700 millones de años de aquí observaremos el aspecto que tenía en ese momento, o sea, un universo muy muy caliente. Esas temperaturas tan altas dejan una luz intensa que a medida que viaja a través del espacio se va haciendo menos energética, como dijimos antes, su longitud de onda se va “estirando” por la expansión del propio universo, y ha llegado a nosotros en forma de ondas de radio. De hecho, y luego se ha observado con diferentes satélites, incrementando su resolución, este es el famoso Fondo de Microondas, la imagen más antigua del universo.

Así que tiene toda la pinta de que la idea del universo en expansión es la acertada. Por un lado explica el color tenue rojizo de las galaxias más lejanas y también el sonido percibido por la antena de Penzias y Wilson.

A lo largo de los años se ha captado esta radiación de fondo de microondas con diferentes satélites y en esas imágenes se puede apreciar las diferentes variaciones de temperatura:

Satélite COBE (Créditos: NASA)

Satélite WMAR (NASA) (Créditos: NASA)

Satélite Plank (Créditos: NASA)

Esta imagen se conoce como “El muro” porque aunque intentemos ver más allá para ver el momento justo del Big Bang no nos es posible hacerlo, independientemente del telescopio que utilicemos. Esto es porque tiene tanta luz y es tan densa que la luz no puede penetrar para ver más allá.

Es una verdadera pena, porque estaríamos a un paso de poder observar el mismísimo momento del inicio del universo, si no fuera por toda esa luz que desprendió. De todas formas considero que somos realmente afortunados de poder llegar a observar y entender tantas cosas sobre el universo sin poder salir de nuestro planeta, solo mediante la observación. Lo cual me lleva a pensar: en el caso de que pudiéramos movernos por el universo y entre todas esas galaxias, con mucha mejor tecnología, ¿qué cosas podríamos llegar a descubrir? Ni idea, pero seguro que cosas inimaginables. Lo bonito del universo es que la propia realidad es mucho más impresionante que cualquier película de ciencia ficción que puedas ver en el cine. Y además es real.

Gracias por leerme, nos vemos en la próxima entrada 😉

Por cierto, si os gustan estas cosas del universo os recomiendo esta página: The Sloan Digital Sky Survey: Mapping the Universe ¡Tiene cosas realmente interesantes!