El universo es un espacio enorme lleno de nebulosas, cúmulos de estrellas, estrellas individuales, planetas con sus satélites, varios cometas, asteroides y, en última instancia, un vacío, así como materia oscura. Es tan grande que, lamentablemente, la integridad de la respuesta a la pregunta de cuán grande es está limitada por nuestro nivel actual de desarrollo tecnológico. Sin embargo, comprender el tamaño del universo implica comprender varios factores clave. Uno de estos factores, por ejemplo, es la comprensión de cómo se comporta el cosmos, así como la comprensión de que lo que vemos es simplemente el llamado "universo observable". No podemos descubrir las verdaderas dimensiones del Universo, porque nuestras capacidades no nos permiten ver su "borde".
Todo lo que está fuera del Universo visible sigue siendo un misterio para nosotros y es objeto de un debate y un debate interminables entre los astrofísicos de todo tipo. Hoy intentaremos explicar en palabras sencillas a qué ha llegado la ciencia en el momento presente en términos de comprensión de las dimensiones del Universo, y trataremos de dar respuesta a una de las preguntas más candentes y complejas sobre su naturaleza. Pero primero, veamos los principios básicos de cómo los científicos determinan la distancia en el espacio.
Brillar
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El método más simple para determinar la distancia en el espacio es usar luz. Sin embargo, si tenemos en cuenta la forma en que viaja la luz en el espacio, entonces debe entenderse que los objetos que vemos desde la Tierra en el espacio no necesariamente se verán iguales. De hecho, para que la luz de objetos distantes llegue a nuestro planeta, puede llevar decenas, cientos, miles o incluso decenas de miles de años.
La velocidad de la luz es de 300.000 kilómetros por segundo, pero para el espacio, para un espacio tan gigantesco, el concepto de segundo no es un valor ideal para medir. En astronomía, se acostumbra utilizar el término año luz para determinar la distancia. Un año luz equivale aproximadamente a una distancia de 9,460,730,472,580,800 metros y no solo nos da una idea de la distancia, sino que también puede decir cuánto tiempo tardará la luz de un objeto en alcanzarnos.
El ejemplo más simple de diferencias de tiempo y distancia es la luz del sol. La distancia media de nosotros al Sol es de unos 150.000.000 kilómetros. Digamos que tiene el telescopio y la protección ocular adecuados para observar el Sol. La conclusión es que todo lo que verá a través de un telescopio le sucedió al Sol hace 8 minutos (esta es la cantidad de luz que se necesita para llegar a la Tierra). ¿Luz de Proxima Centauri? Nos llegará solo en cuatro años. O tomemos al menos una estrella tan grande como Betelgeuse, que pronto se convertirá en supernova. Incluso si este evento sucediera ahora, ¡no lo sabríamos hasta mediados del siglo 27!
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La luz y sus propiedades han jugado un papel clave en nuestra comprensión de cuán grande es el universo. Por el momento, nuestras capacidades nos permiten mirar a unos 46 mil millones de años luz del universo observable. ¿Cómo? Todo gracias a la escala de distancias utilizada por físicos y astrónomos en astronomía.
Escala de distancia
Los telescopios son solo una de las herramientas para medir distancias cósmicas y no siempre son capaces de hacer frente a esta tarea: cuanto más lejos está un objeto, la distancia a la que queremos medir, más difícil es hacerlo. Los radiotelescopios son excelentes para medir distancias y realizar observaciones solo dentro de nuestro sistema solar. De hecho, son capaces de proporcionar datos muy precisos. Pero uno solo tiene que dirigir su mirada fuera del sistema solar, ya que su efectividad se reduce drásticamente. En vista de todos estos problemas, los astrónomos decidieron recurrir a otro método para medir la distancia: el paralaje.
¿Qué es Parallax? Expliquemos con un ejemplo sencillo. Primero cierre un ojo y mire algún objeto, luego cierre el otro ojo y mire nuevamente el mismo objeto. ¿Observa un ligero "cambio de posición" del objeto? Este "cambio" se llama paralaje, una técnica que se utiliza para determinar la distancia en el espacio. El método funciona muy bien cuando se trata de estrellas que están relativamente cerca de nosotros, aproximadamente en un radio de 100 años luz. Pero cuando este método también se vuelve ineficaz, los científicos recurren a otros.
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El siguiente método para determinar la distancia se denomina "método de secuencia principal". Se basa en nuestro conocimiento de cómo las estrellas de cierto tamaño cambian con el tiempo. Los científicos primero determinan el brillo y el color de una estrella y luego comparan los indicadores con estrellas cercanas con características similares, obteniendo una distancia aproximada basada en estos datos. Nuevamente, este método es muy limitado y solo funciona para estrellas que pertenecen a nuestra galaxia, o aquellas dentro de un radio de 100,000 años luz.
Los astrónomos confían en el método de medición de cefeidas para mirar más allá. Se basa en el descubrimiento de la astrónoma estadounidense Henrietta Swan Leavitt, quien descubrió la relación entre el período del cambio de brillo y la luminosidad de una estrella. Gracias a estos métodos, muchos astrónomos pudieron calcular las distancias a las estrellas no solo dentro de nuestra galaxia, sino también fuera de ella. En algunos casos, estamos hablando de distancias de 10 millones de años luz.
Y, sin embargo, todavía no nos hemos acercado a la cuestión del tamaño del universo. Por lo tanto, recurrimos a la herramienta de medición definitiva basada en el principio de desplazamiento al rojo (o desplazamiento al rojo). La esencia del corrimiento al rojo es similar al principio del efecto Doppler. Piense en un cruce de ferrocarril. ¿Alguna vez notó cómo el sonido del silbato de un tren cambia con la distancia, se vuelve más fuerte a medida que se acerca y se vuelve más silencioso a medida que se aleja?
La luz funciona de la misma manera. Mira el espectrograma de arriba, ¿ves líneas negras? Indican los límites de absorción de color por elementos químicos en y alrededor de la fuente de luz. Cuanto más se desplazan las líneas hacia la parte roja del espectro, más lejos está el objeto de nosotros. Los científicos también usan estos espectrogramas para determinar qué tan rápido se aleja un objeto de nosotros.
Así que sin problemas y llegamos a nuestra respuesta. La mayor parte de la luz corrida al rojo proviene de galaxias que tienen aproximadamente 13.800 millones de años.
La edad no es lo principal
Si después de leer ha llegado a la conclusión de que el radio del universo que observamos es de solo 13.800 millones de años luz, entonces ha omitido un detalle importante. El hecho es que durante estos 13,8 mil millones de años después del Big Bang, el universo continuó expandiéndose. En otras palabras, esto significa que el tamaño real de nuestro Universo es mucho mayor que el indicado en nuestras medidas originales.
Por lo tanto, para conocer el tamaño real del Universo, es necesario tener en cuenta otro indicador, a saber, qué tan rápido se ha expandido el Universo desde el Big Bang. Los físicos dicen que finalmente pudieron derivar los números necesarios y confían en que el radio del universo visible en este momento es de aproximadamente 46.5 mil millones de años luz.
Es cierto que también vale la pena señalar que estos cálculos se basan solo en lo que nosotros mismos podemos ver. Más precisamente, son capaces de distinguirse en las profundidades del espacio. Estos cálculos no responden a la pregunta del verdadero tamaño del universo. Además, los científicos se preguntan acerca de alguna discrepancia, según la cual las galaxias más distantes de nuestro universo están demasiado bien formadas para considerar que aparecieron inmediatamente después del Big Bang. Tomó mucho más tiempo para este nivel de desarrollo.
¿Quizás simplemente no vemos todo?
El hecho inexplicable mencionado anteriormente abre toda una serie de nuevos problemas. Algunos científicos han intentado calcular cuánto tardarían en desarrollarse estas galaxias completamente formadas. Por ejemplo, los científicos de Oxford concluyeron que el tamaño de todo el universo podría ser 250 veces el tamaño del observado.
De hecho, podemos medir distancias a objetos dentro del universo observable, pero no sabemos qué hay más allá de este límite. Por supuesto, nadie dice que los científicos no estén tratando de resolverlo, pero, como se mencionó anteriormente, nuestras capacidades están limitadas por nuestro nivel de progreso tecnológico. Además, tampoco se debe descartar de inmediato la suposición de que los científicos tal vez nunca conozcan el tamaño real de todo el universo, dados todos los factores que se interponen en el camino para resolver este problema.
NIKOLAY KHIZHNYAK
