¿Hacia dónde se está expandiendo el Universo?

Todo el mundo ha oído alguna vez que el Universo se expande y que las galaxias se alejan unas de otras. Edwin Hubble lo observó en 1929 y propuso la Ley de Hubble.

Esta fue la primera observación que nos llevó a comprender que el Universo se expande a un ritmo acelerado, y nos proporcionó casi un siglo de observaciones para demostrar la ley.

Pero, si el Universo se expande, ¿hacia dónde lo hace? ¿Qué hay fuera del Universo? ¿Hacia dónde se dirige? Son algunas de las preguntas que nos vienen a la cabeza cuando pensamos en ello. Si el Universo se expande, tiene que hacerlo hacia alguna parte...

¿Cómo sabemos que el Universo se está expandiendo?

Edwin Hubble fue el primero en observar que las galaxias se alejan de nosotros, y mientras más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. Existe una especie de aceleración cuanto más lejos está un objeto.

Las observaciones de Hubble se confirmaron varias veces, y se calculó una constante, la constante de Hubble. Esta constante nos da la tasa de aceleración del Universo, es decir, cuánto esperamos que se alejen los objetos de nosotros.

La constante de Hubble aún necesita observaciones más sensibles para ser confirmada, pero todas las observaciones realizadas hasta ahora indican un valor en torno a los 70 kilómetros por segundo por millón de pársecs. 1 pársec equivale a 3,26 años luz.

La tasa de expansión no es lo mismo que la velocidad

Si nos fijamos en las unidades de la constante de Hubble, nos damos cuenta de que no tiene unidad de velocidad. En otras palabras, la constante de Hubble nos da una tasa de expansión del Universo, no exactamente una velocidad de expansión.

La tasa de expansión nos da información sobre cuánto aumentan las distancias entre dos puntos distintos del universo. Esta tasa se da en el espacio entre los dos puntos, no en los dos puntos.

Para simplificarlo, una analogía es imaginar que se infla un globo. Si pintamos dos puntos en el globo, observaremos que estos puntos se alejan, pero no porque la velocidad de los puntos cambie, sino porque el material del globo entre los dos puntos se estira.

Lo que se expande es el espacio-tiempo —el tejido que compone el universo— entre dos puntos. En este caso, el espacio-tiempo funcionaría como la superficie del globo, expandiéndose y estirándose.

Todavía no sabemos cuál es la forma del Universo

No conocemos la forma del Universo y ni siquiera sabemos si es infinito o finito. La cosmología, el campo que estudia el Universo en sí, tiende a pensar que su forma es plana, a diferencia del caso del globo.

Como el espacio parece crearse entre dos puntos, es natural que cuando observamos algo lejano parezca alejarse cada vez más. Y cuanto más lejos, más espacio cabe en su interior, por lo que más rápido parece alejarse.

¿Qué estaría causando la expansión?

Esta expansión está causada por algo que ha tomado el nombre de energía oscura. La energía oscura sigue siendo un misterio para la física, a pesar de encajar bien en las ecuaciones cosmológicas, como la propia Relatividad General de Einstein.

Los efectos de la energía oscura son opuestos a la gravedad, dominando en gran escala. Por eso las galaxias cercanas, como la Vía Láctea y Andrómeda, se acercan y algún día chocarán. A pequeña escala, la gravedad sigue dominando.

Big Bang e la Muerte Térmica

Si todo se expande, en algún momento todo estuvo en un punto. Esta es la premisa del comienzo del Universo que se conoció como el Big Bang. El Big Bang dio puntapié a esta expansión que continúa hasta nuestros días, con algunas variaciones a lo largo del tiempo.

Aún no sabemos si la expansión continuaría indefinidamente, pero si el ritmo de expansión se mantiene, se espera que en algún momento el Universo alcance el máximo de su expansión llegando entonces a la muerte térmica.

La muerte térmica ocurriría cuando la energía oscura ha alcanzado su límite y no es posible que ocurra nada más dentro del Universo. En otras palabras, es el límite físico para cualquier evento.

¿Hacia dónde se expande el Universo?

El Universo se expande en sí mismo. Es el espacio que surge dentro del propio tejido del espacio-tiempo. No se expande hacia el exterior, como en el ejemplo del globo, sino dentro de sí mismo.

Es algo abstracto cuando hablamos de algo que es cuatridimensional y sólo podemos observar de forma tridimensional. Pero el espacio-tiempo se expande dentro de sí mismo y lo vemos cuando las galaxias se separan.