Extensión del universo
Si el universo es curvo ¿si salimos desde la tierra podríamos volver a ella dándole la vuelta al universo de forma similar a cuando alguien da la vuelta al planeta tierra? Ya se que las distancias son enormes pero me pregunto si es teóricamente posible, también me pregunto si sería posible ver con un telescopio el mismo punto del espacio mirando hacia ambos lados, por ejemplo miras hacia un punto y ves la propia tierra
En primer lugar, la teoría del Big Bang es tan sólo eso, una teoría. Lo bueno que tiene o lo mejor de está es que puede dar explicaciones muy convincentes a muchos fenómenos. También es una teoría que va evolucionando, hoy sabemos que el Universo tiene una edad de unos 14.700 millones de años, hace años se pensaba que tenía una edad superior a los 20.000x10^6, y después se pasó a aceptar que debería ser no superior a unos 8.000x10^6 años. Es cierto que la materia no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, y por tanto el Universo no se puede expandir más rápido que dicha velocidad. ¿Pero cuál es el valor de la constate? Hay quien afirma que el universo en los tres primeros años de edad tenía un tamaño aproximado comparable al de una galaxia, de ser así, algo no cuadra. La Vía Láctea tiene un radio de unos 50.000 años luz, por tanto si el Universo tenía este radio aproximadamente, la expansión había recorrido una distancia de 50.000 años luz en tan sólo 3. La materia no puede superar la velocidad de la luz, pero es posible que la constante no fuera de 300.000 km/s actuales, sino mucho mayor.
También hay quien asegura que la constante que incluyó A. Einstein en sus ecuaciones para poder obtener un Universo estático (así se entendía el Universo en la época) es en realidad correcta y no un error, y que la constante de E. Hubble no es correcta, pero esto desmontaría la teoría del Big Bang.
Resumiendo, en principio el Universo puede que tenga una distancia de unos 15.000x10^6, tal y como tu planteabas en tu pregunta, pero también es posible que no (muy posible diría yo). Pero es muy aceptable decir que el universo mide esto.
Para contestarte a la pregunta de cuánto se expandirá el Universo, daré por buena la teoría del Big Bang, y que la constante de la velocidad de la luz ha sido siempre la actual.
Así pues, se sabe que la única fuerza capaz de frenar la expansión es la fuerza gravitatoria. Para que esta fuerza actúe se necesita tener materia, y cuanto más cerca esté más fuerte es la fuerza de atracción. Si aceptamos que el Universo tiene un tamaño de unos 15.000x10^6 años luz, entonces nos encontramos, por densidad y ritmo de expansión, que la materia que podemos ver en el Universo es tan sólo un 10% de la necesaria para frenar la dicha materia en expansión. Pero hay mucha materia que no se puede ver, como por ejemplo la de los agujeros negros. La duda está en saber la cantidad hay sin detectar, o sea materia oscura. Si hay menos de la necesaria para el frenado, se continuará expandiendo para siempre. Si hay más, dependiendo de cuanta haya de más se frenará antes o después, o dicho de otra forma, expandirá más o menos. De momento lo que parece ser seguro es que el Universo está todavía en expansión (explicación del efecto doppler de las rayas de Fraunhofer en espectrografía), aunque como comenté antes, hay quien opina lo contrario.
Espacio curvo. Desde que tenemos la teoría de la relatividad especial sabemos que el espacio es curvo. Esto lo ha demostrado por ejemplo el telescopio espacial Hubble, en fotografías que muestran pruebas del efecto conocido como lente gravitatoria, (no te explico que es una lente gravitatoria porque sería muy extenso, puedes encontrar la información en la red). En cuanto la pregunta de si podemos ver el mismo punto mirando en direcciones opuestas, puedo reflexionar una cosa utilizando tu símil. En la Tierra podemos andar siempre en la misma dirección y regresaríamos al punto de salida, pero desde este punto al mirar en direcciones opuestas no vemos el mismo punto, sólo vemos el horizonte. No obstante, si utilizamos la lógica, miremos donde miremos del espacio, siempre estamos viendo cosas que ocurrieron en el pasado, por ejemplo cuando miramos al Sol lo vemos como era hace algo más de 8 minutos, cuando más lejos está el objeto que miramos, más nos remontamos en el tiempo, por tanto, sí podemos llegar a ver el mismo punto, el que está a los 15.000x10^6 años/luz: sería el punto primordial, el origen del Universo, el momento del Big Bang.
Bueno, soy consciente de que no he podido resolver tus dudas, pero por lo menos puedes reflexionar sobre lo que te he escrito. He intentado ser más objetivo que subjetivo, y de está forma obligatoriamente se queda todo en el aire. Pero pienso que lo bonito de la cuestión es reflexionar sobre el tema, más incluso que tener una respuesta exacta que mate la curiosidad. También me he dado cuenta de que me he extendido más de lo previsto, pero el Universo es muy extenso.
Un abrazo y hasta siempre.
Muchas Gracias por tus respuestas, me han resultado muy claras, estas me han sucitado a su vez otras preguntas
¿La teoría del big bang no había recibido la confirmación experimental gracias al satélite espacial Cobe a principios de los 90?
¿A cuánto está el objeto más alejado de la tierra que se haya visto? ¿Cuál es la velocidad de expansión del universo?
También es posible que haya objetos que no podamos ver por muy potentes telescopios que tengamos pues su luz aún no ha tenido tiempo de llegar a nosotros ¿han llegado los telescopios actuales a ese límite? ¿Crees probable que podamos algún día a visionar el mismísimo big bang con un telescopio? ¿O quizás la formación de la tierra? ¿No lo han hecho ya en parte los radiotelescopios y de ahí lo de la radiación de fondo y el big bang? Esto sería realmente colosal, poder ver el big bang en directo, y por lo que me dices parece probable, lo que me extraña es que no haya ocurrido ya.
Otra cosa relacionada, si yo miro con un telescopio, mientras más me alejo en la distancia más me voy al pasado como me dices, pero claro en el pasado (puesto que el universo se expande) todo estaba también más cerca nuestra ya que nos vamos acercando al big bang, por lo que un universo en expansión podría paradójicamente dar a la vez la sensación aparente de que a su vez se contrae. Es decir aquí hay como una relación tiempo-espacio en apariencia muy compleja y que produce la paradoja. Creo que un ejemplo bueno para esto como símil es el que se pone del globo que se hincha donde el universo es la superficie externa del globo y las galaxias se van por tanto alejando entre si, pero claro si al mirar desde un punto del globo a otro miramos a la vez al pasado veríamos que el globo a su vez se tiende a desinflar hasta llegar al globo vacío que sería el big bang, tendríamos que pintar en tal esfera una línea imaginaria (que representaría lo que vemos según nos alejamos en el espacio en nuestra mirada) en espiral hacia el interior del globo hasta llegar al mismo centro. Siguiendo con el símil del globo, si la velocidad de expansión fuera superior a la de la luz (imposible pero puede plantearse) y hubiera sido siempre así y la velocidad de la luz también fuera la misma siempre no habría espiral hacia dentro sino hacia fuera y sería como viajar al futuro. Claro que puede que todo esto sea erróneo y el símil además no sea válido ¿Qué te parece?
Saludos
Rafael
No es extraño que te hayan aparecido nuevas dudas, los científicos que estudian el Universo dicen que para cada nuevo misterio desvelado aparecen mil nuevas preguntas.
Satélite Cobe: No conozco muy bien que tipo de pruebas hizo este satélite, pero por lo poco que sé, midió las temperaturas del espacio profundo y realizó un mapa de la radiación de fondo. Esta radiación ya fue descubierta a mediados de los 60 por R. Wilson y A. Penzias. Se supone que esta radiación se debe a un remanente de la explosión original y es de unos pocos Kelvin (creo que son entre dos y tres).
El objeto más alejado que yo conozco es el quasar PHL 1222. En realidad es un sistema múltiple compuesto por dos quasares. Se encuentran a una distancia de unos 12x10^9 AL .
La velocidad de expansión del Universo es casi la velocidad de la luz (300x10^6 m/s), el lógico que sea así ya que nada material puede alcanzar esta velocidad. Por otra parte, se cree que las galaxias más alejadas de nosotros incrementan la distancia entre ellas y nosotros a este ritmo. Las velocidades tanto del PHL 1222 como de las galaxias más alejadas de nosotros se han obtenido midiendo el desplazamiento de las líneas de absorción del H en el espectro de luz de cada objeto, en todos los casos es hacia el rojo, o sea se alejan, y cuanto más alejado más hacia el rojo, por tanto más rápido se alejan.
Sí es posible que hayan objetos cuya luz todavía no nos haya alcanzado. Esto se debe a que tienen menos tiempo de vida en años que distancia en años luz hay hasta nosotros, es obvio. Pero estos objetos son relativamente nuevos, sobre todo si los comparamos con los más viejos. Es fácil deducir lo siguiente: 1-El ritmo de expansión del Universo es inferior a la velocidad de la luz, ha de ser así porque nada puede superar dicha velocidad. 2- Los objetos más viejos, por muy lejos que estén, no se pueden alejar más rápido de nosotros que la velocidad de la luz, por tanto su luz nos alcanza.
El Big Bang no se puede ver. Decir que miremos donde miremos en el Universo encontramos el punto inicial, (si la teoría del Big Bang es correcta) es tan sólo una forma de hablar. Sólo se pueden ver objetos si emiten radiación electromagnética, aunque esta no sea el frecuencias del visible. Según unos experimentos realizados en 2002, los primeros objetos emisores de ondas electromagnéticas son posteriores a los 780x10^6 años de edad del Universo, o dicho de otra forma, antes no brillaba nada, por tanto no se puede ver.
Es obvio que cuanto más lejos miramos con un telescopio, más cerca están los objetos, o sea que el Universo es más pequeño. Esta es una de las cosas que explican la teoría de la expansión del universo y por ende la teoría del Big Bang. Esto lo descubrió E. Hubble experimentando con la luz descompuesta de las galaxias, cuanto más lejos estaban de nosotros, las rápido se alejaban de nosotros. Este descubrimiento significó para A. Einstein el gran error de su vida, ya que ya lo había descubierto antes pero ni él mismo se lo creía, y por eso añadió una constante cosmológica a sus ecuaciones de la Relatividad General para anular de forma matemática la expansión de Universo.
De todas formas, si te interesa ver una de las imágenes más alejadas de nosotros, puedes visitar este link, es una fotografía del telescopio espacial Hubble. Viendo esta imagen es evidente que las galaxias estaban mucho más juntas de lo que lo están ahora.
http://personal.telefonica.terra.es/web/astrobasic/fotouniverso/es/pag21.htm
De todas formas esto no supone ninguna paradoja, es algo normal, al ser la velocidad de la luz finita, es obvio que ha de suceder esto.
En cuanto a lo del símil del globo, estoy de acuerdo contigo siempre y cuando las tres dimensiones de espacio estén en la capa externa del globo, o sea que no podamos acceder al interior. O planteado de otra forma, el símil del globo es válido para un Universo de dos dimensiones de espacio en su superficie, o sea que no existe una tercera que entre en su interior. Si dibujas diferentes puntos en el globo y después lo hinchas, los puntos que representan galaxias se alejan, y cuanto más lejos están más rápido se alejan, algo análogo ocurre en el Universo según la teoría del Big Bang.
En cuanto a la velocidad de la luz, nada puede superarla, ni la expansión del universo. Parece extraño pero si yo me alejo de ti y tú de mí cada uno en una nave espacial, y yo me muevo a una velocidad próxima a la de la luz y tú también pero en sentido opuesto, al sumar las velocidades podrías caer en el error de pensar que el resultado es la velocidad de la luz multiplicado por dos, o sea tú velocidad más la mía. El resultado sería la velocidad de la luz, porque nada puede superarla, y esto no es una teoría, es una realidad comprobada. O sea 300x10^6 m/s + 300x10^6 = 300x10^6. Esto si que es paradójico, y esto nos lleva a la conclusión de que ni las dimensiones de espacio ni de tiempo son constantes, sólo lo es la velocidad de la luz. Otro tema sería, como te comente en la anterior respuesta, que el valor de la constante c haya variado desde el inicio del Universo, que no siempre hubiera tenido el valor de 300x10^6 m/s actual. Pero esto último sólo es una hipótesis por el momento.
Creo que con esto ya está todo, de todas formas, cualquier otra duda, ya sabes como contactar conmigo. No dudes en hacer nuevas preguntas.
Un placer y hasta siempre, Rafael.
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3 respuestas más de otros expertos
Suponiendo una velocidad constante de expansión, lo cual no es cierto pues el universo en estos momentos se está expandiendo más lento que cuando inició, el universo debería tener un radio de unos 1.41E23 Km... Los cálculos más recientes nos dicen que el universo se mantendrá en expansión por siempre, pero ese "siempre" es relativo, pues no sabemos como va a reaccionar el espacio (que no está vacío) ante la expansión excesiva... Algunas teorías dicen que cuando la materia se expanda hasta su máximo, la materia dejará de expandirse... Lo cierto es que no sabemos, solo suponemos pero no conocemos límites para la expansión...
Hay ecuaciones que permiten calcular la razón de expansión del universo con gran precisión, pero implican cálculos de gran complejidad...
Los cálculos hechos recientemente nos dicen que en el universo no hay suficiente materia (visible) para curvar el espacio, de echo no hay suficiente materia para ni para mantener el espacio plano, es aquí donde entran las suposiciones de que existe la materia oscura y la energía oscura, pues se necesita más materia para poder explicar la establidad y la dinámica de las galaxias...
Mi profesor de ecuaciones diferenciales siempre decía: "teóricamente es posible todo, el problema es que sea posible realmente"... Teóricamente es cierto todo lo que me dices de viajar en una dirección y llegar de nuevo al punto de partida, o mirar desde la tierra en una dirección y que te consigas a la tierra, pero en la práctica (realmente) nuestra visión es muy limitada, recuerda que la mayoría de los quasar no los vemos directamente, sino que recibimos las señales de radio emitidas por éstos, y la energía requerida para realizar un viaje en el que la misma persona parta de la tierra y luego de darle la vuelta al universo, llegue de nuevo a la tierra, seria infinita, ya que si suponemos que el espacio se expande a la velocidad de la luz y diseñamos una nave que viaje a esa velocidad, tardaríamos un tiempo infinito en alcanzar el borde curvo del universo...
Espero haber respondido todas tus preguntas, si me faltó algo o tienes alguna otra por favor avisame y te responderé con gusto...
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El universo se expande aceleradamente contrariamente a lo que afirmas de que cada vez se expande más despacio. Hace unos años se pensaba lo que tú dices ,que la misma masa del universo atrayendose entre si frenaría la expansión, pero una vez se ha constatado que se expande aceleradamente, ha sido necesario crear el concepto de energía oscura, que se opondría a la gravitacional - Francisco De paz
No se sabe si el universo es abierto o cerrado por lo tanto no hay respuesta aun a tu pregunta (el ser curvo no implica que sea cerrado, evidentemente es curvo pues la masa curva el espacio tiempo).
Si el universo es cerrado se que es finito pero ilimitado como la superficie de una esfera, pero si es abierto no veo tan claro que sea infinito pues si avanzáramos sobre el nunca llegaríamos a un final y podría haber un infinito número de estrellas y planetas, algo que no tiene sentido para nuestra lógica, pero si tiene límites que pasaría al llegar a un borde pues nos la pegaríamos contra este, algo que suena un poco raro, Si es cerrado sería equivalente a la superficie de una esfera que es finita pero ilimitada, así que me pregunto que formá equivalente sería la del universo si no es cerrado, osea abierto
El que el universo sea infinito no implica directamente que tenga masa infinita, pero de todas formas creo que es un problema que tienes con el concepto de infinito y no un problema de la concepción del universo.
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"Todo" sigue estando a la misma Distancia y al mismo Tiempo, desde el principio de los tiempos..(llamémoslo Big Bang, si queremos..) ... ésa es la explicación. Lo que nos tiene desconcertados es precisamente, "éso mismo".
Ya que las Distancias "no miden lo mismo", ni el Tiempo dura el mismo tiempo que antes.
El Espacio, las Distancias y el Tiempo, NO SON PARÁMETROS FIJOS.
Nuestras "mediciones y cálculos matemáticos" (inventados ambos por nosotros mismos), hace 100 años dieron un "resultado", hoy dan otro ... y dentro de 1.000 años; darán otros resultados totalmente distintos que nos harán decir: "Estábamos equivocados"... Y éso, sucederá "Eternamente".
En el sentido de que no lo explicas bien o yo no lo entiendo. Dices: "Todo" sigue estando a la misma Distancia y al mismo Tiempo" o "Ya que las Distancias "no miden lo mismo", ni el Tiempo dura el mismo tiempo que antes." La verdad no lo entiendo ya que por ejemplo las galaxias están más lejos entre sí y el tiempo ha pasado respecto al pasado y 5 minutos supongo seguirán siendo 5 minutos dentro de 1 millón de años o hace un millón y 10000km son 10000 ahora y antes. Se que el espacio y el tiempo son conceptos relativos desde la teoría de la relatividad, pero no entiendo el argumento de las frases que te comento
"Fácil" ...= Tanto las Distancias como, los Tiempos que medimos .. son subjetivos. A nosotros, nos "parece" que siguen Midiendo lo mismo ... pero la Realidad es, que tanto las Distancias como los Tiempos; "no siguen siendo "Lo Mismo"... Es decir= "Fluctuar" ... "Se Estiran" ... en mas o en menos ... Vivimos .. y "vemos" .. y "vivimos" ... y "MEDIMOS" ... un Universo, para Nosotros "predecible"... dentro de Nuestro Conocimiento ...
Por ejemplo ... Mi punto de vista, es el Único que explicaría que las Galaxias más Lejanas (o más Antiguas) se estén Alejando de Nosotros a una Velocidad Inverosímil ... Mucho Mayor que la Velocidad de La Luz... Y según también "mi punto de vista",..."aquellos sitios", incluso "El Tiempo", también se aleja o Cambia a Mayor "Velocidad" de lo "políticamente correcto", según las creencias o estudios actuales. .
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Hola me divierto mucho con vuestros planteamientos sobre la extensión del universo .primero el estudio del universo es teorioco podrían tener razón todos o ninguno. Segundo las ciencias que lo estudian son teóricas y las que no .no son perfectas ( no tiréis a la hoguera por esto) .tercero expansión con respecto a que : a un punto fijo ., una masa, energía, plasma señores de que estamos hablando si no sabemos cual es el material principal (único) .no sabe si fue materia o energía o las dos al mismo tiempo .cuarto si exploto o esta implocionando .¿si hubo tal explosión fue radial .cilíndrica .esférica .plana como? Están son pequeñas preguntas te deberíamos tener claras. Pero se mueve... - Gustavo Carrion
Hola Gustavo Carrion ... Estoy "en parte" de acuerdo con tu opinion; ya que es cierto, "Todo es Teórico", pero como seres pensantes (no somos Dios), es lo único que tenemos, hasta que sepamos la Verdad. Pero tené en cuenta que ésas Teorías, vienen apoyadas por cientos de años de experimentación, de datos matemáticos, físicos, químicos, biológicos y hasta teológicos. - Mario Gomez
La Función de la Ciencia Teórica, es precisamente, tener en cuenta todos esos factores, para poco a poco, centímetro a centímetro, segundo a segundo, hacercarnos aún más a aquella Realidad Física. Y también tienes razón = "Sin embargo se mueve" ... otra Afirmación de un Genio, precisamente basada también, en todo éso que te dije. Un abrazo. - Mario Gomez