EVIDENCIAS DE LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

Existen varias teorías que hablan de que el universo se expande, pero como se ha llegado a ese razonamiento, que evidencias existen para no considerar el universo estático como también en algún momento se consideró. Las evidencias que se han acumulado desde el descubrimiento de Hubble en los años veinte de un desplazamiento al rojo de las líneas espectrales de galaxias lejanas que aumenta con la distancia,  hacen que el hecho de que vivamos en un universo en expansión esté fuera de toda duda razonable.

Audiovisual 6. La expansión del universo. Fuente: (Alex Explica, 2017)

Entre algunas de las evidencias que existen para justificar que vivimos en un universo que se expande, independientemente de la teoría que lo justifique son las siguientes:

•    Paradoja de Olbers

En 1823, al plantear su paradoja de manera formal, Olbers, el principal concepto de esta paradoja es que  en un universo estático e infinito, el cielo nocturno debería ser totalmente brillante y sin ninguna región oscura. Esta afirmación se basa en el hecho de que, a medida que la luz viaja por el universo, si las estrellas son infinitas tal y como se deduce de un universo infinito, al final cualquier región del cielo observable terminaría en un espacio ocupado por una estrella, lo que haría que desde la Tierra el cielo se observase completamente brillante en todas direcciones. Propuso como solución que el cielo era oscuro de noche porque “algo” en el espacio bloqueaba la mayor parte de la luz estelar que debía llegar a la Tierra. Ahora, esta no es una solución factible que ese algo se calentaría e irradiaría la energía que recibe. En 1948, el astrónomo británico Hermann Bondi dio otra solución y es que la expansión del Universo provocaba que la luz percibida desde la lejanía fuera rojiza y, por tanto, con menor energía en cada fotón o partícula de luz. Esta solución es igualmente válida para la teoría del Big Bang.

Figura 7. Ilustración de una ciudad de noche. Fuente: Google imágenes.

•  La Ley de Hubble

La ley de Hubble establece que las galaxias se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia. La mejor explicación a este fenómeno es imaginar que en algún momento hubo algo parecido a una explosión fruto de la cual todo en el universo se aleja de todo. En 1929, Hubble comparó las distancias que había calculado para diferentes galaxias con los desplazamientos hacia el rojo fijados por Slipher para las mismas galaxias. Descubrió que cuanto más lejos estaba la galaxia, más alta era su velocidad de recesión (Valadez, 2011)

Establece que el universo está compuesto por muchas galaxias, cuyos movimientos provienen de un solo punto y provee de un método conciso para medir la velocidad de una galaxia con respecto a la nuestra. Y aunque todas las galaxias se alejen de nosotros, no significa que estamos en el centro del universo. Imaginemos un globo con puntos uniformemente separados. Al inflar el globo, un observador en un punto de su superficie vería cómo todos los demás puntos se alejan de él, igual que los observadores ven a todas las galaxias retroceder desde la Vía Láctea. El Universo se expande como un globo.

Figura 8. Ilustración de la ley de Hubble. Fuente: Google imágenes.

• Fondo Cósmico de Microondas

El físico ruso-estadounidense, George Gamow predijo la existencia de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), explicándola como los restos de la radiación producidos al momento en que surge el universo. Planteándose lo que posteriormente se conoció como la teoría del Big Bang, la cual sostiene que el universo comenzó a existir repentinamente, hace unos 15.000 millones de años, en una gigantesca explosión, siendo la expansión que actualmente observamos un vestigio de la explosión primordial (Estrada, 2011).

Si el universo está en expansión, éste podría haber sido más pequeño, más denso y más caliente en el pasado. En algún momento la temperatura era tan alta que ni siquiera los átomos podían existir como tales, encontrándose los electrones desligados de los núcleos. En esas condiciones los electrones interaccionan con las partículas de luz (los fotones) de una forma muy eficiente. En otras palabras, la luz estaba en estrecho contacto con la materia alcanzando ambas un equilibrio térmico perfecto. Pero la expansión del universo enfriaba el entorno hasta que alcanzados unos 3000K los electrones empezaron a combinarse rápidamente con los núcleos formando átomos. En ese momento la luz empezó a viajar libremente, encontrando cada vez menos electrones a su paso. Esa luz sigue entre nosotros (unos 400 fotones por metro cúbico), pero la expansión del universo ha tenido como efecto el disminuir drásticamente la frecuencia hasta convertirla en microondas.

Figura 9. Ilustración del fondo cósmico de microondas. Fuente: Google imágenes.