Muchas noches, al dirigir la mirada al cielo estrellado, quedamos fascinados por el maravilloso espectáculo lumínico que el cosmos ofrece a nuestra mirada. Sin embargo, tras los primeros instantes de contemplación, surgen algunas preguntas que no podemos evitar hacernos, sobre lo que observamos.
Por ejemplo, nos preguntamos qué son aquellos puntos luminosos que parpadean en un lugar tan lejano que es inalcanzable a nuestro ser, y por que algunos de esos puntos son más luminosos que otros. Al intentar contarlos, también quedamos sorprendidos al constatar hasta qué punto son tan numerosos.
Esta constatación nos incita a plantear otras preguntas. Por ejemplo: ¿El universo es finito o es infinito? En caso de ser finito, ¿hasta dónde se extiende? Y todavía más importante: ¿hay algo más allá del universo observable?
Estas cuestiones siempre han sido muy apasionantes, pero al mismo tiempo, de las más complejas, ya que proyectan nuestra mente más allá de los límites habituales del conocimiento humano. Desde siempre, la mente del ser humano ha encontrado dificultades para comprender el concepto de infinito. Sin embargo, la contemplación del cielo estrellado nos acerca fácilmente a esta idea.
El universo según los antiguos
Para los antiguos, el universo era limitado y finito. Según las ideas del mundo de Aristóteles y Ptolomeo, el universo estaba formado por esferas concéntricas. A cada una de las cuales le correspondía un cuerpo celeste: había una para la Luna, otra para el Sol y una para cada «estrella errante» (los planetas). La última era la de las estrellas fijas y representaba el confín del universo. Más allá no había nada.
Hoy sabemos que esta visión no era correcta. Las estrellas y las galaxias están situadas a distancias muy diversas y mucho más lejanas de lo que imaginaban en la antigüedad. Lo que antes parecía una estructura estática y finita, ahora se revela como un universo tridimensional, complejo y en constante evolución.
La expansión del universo
La astronomía moderna ha demostrado que el universo se encuentra en expansión desde un evento inicial conocido como el Big Bang. Este descubrimiento se ha basado en observaciones, como el desplazamiento hacia el rojo de las galaxias, transformando por completo nuestra concepción del cosmos.
Al contrario de la mayoría de disciplinas científicas, la astronomía formula sus teorías en base a la observación en vez de hacerlo basándose en resultados experimentales. Por poner un ejemplo, sería difícil pensar en la creación artificial de una estrella para seguir su evolución desde el principio.
La expansión del universo implica que no existen un “borde” físico, sino que el espacio mismo se está expandiendo. La luz de las galaxias muy lejanas tarda miles de millones de años en llegar a nosotros. Por tanto, cuando las observamos, las vemos tal y como eran hace exactamente los mismos millones de años.
Según la teoría del Big Bang, que a día de hoy sigue siendo el modelo dominante para explicar el origen del universo, el universo nació hace unos 13800 millones de años. Pero debido a la expansión del espacio, el universo observable tiene hoy un radio aproximado de unos 46500 millones de años luz.
La velocidad de la expansión
La ley de Hubble-Lemaître, formulada por George Lemaître en 1927 y Edwin Hubble en 1929, establece que cuanto más lejos se encuentra una galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros. Esta relación entre distancia y velocidad ha sido clave para estimar el tamaño y la edad del universo.
Sin embargo, en los últimos años ha surgido un desacuerdo sobre el valor exacto de la constante de Hubble-Lemaître. Por ejemplo, las mediciones basadas en el fondo cósmico de microondas, realizadas por el satélite Planck, y las obtenidas a partir de supernovas cercanas ofrecen resultados diferentes e incompatibles.
Este conflicto ha abierto un interesante e importante debate entre la comunidad científica, ya que podría indicar la necesidad de ajustar el modelo cosmológico actual del universo o introducir nuevos elementos aún desconocidos.
Materia y energía oscura
Uno de los avances más importantes desde los años 90 ha sido descubrir que solo el 5% del universo está compuesto por materia visible. Aproximadamente un 27% es materia oscura y el restante 68% es energía oscura. Ambos componentes siguen siendo objeto de investigación, pues aún se desconoce su naturaleza.
La materia oscura es un tipo de materia que no emite, ni refleja ni absorbe luz, por lo que no puede detectarse directamente. Sin embargo, su presencia se deduce por la evidente influencia gravitatoria que ejerce a gran escala, por ejemplo, en la rotación de las galaxias o en la formación de cúmulos.
La energía oscura, por su parte, es una forma de energía que parece estar presente en todo el espacio. Se cree que es responsable de la aceleración observada en la expansión del universo. Su existencia se infiere a partir de observaciones, como las supernovas lejanas o el fondo cósmico de microondas.
Observando el pasado
A medida que nos desplazamos cada vez más lejos en el espacio, también viajamos atrás en el tiempo. La luz se propaga con una velocidad finita y, en consecuencia, tarda cierto tiempo en llegar a nosotros. Un objeto situado a 13800 millones de años luz se nos presenta tal como era hace 13800 millones de años. Por eso, los telescopios se convierten en auténticas “máquinas del tiempo”.
El Telescopio Espacial Hubble, lanzado el 24 de abril de 1990, revolucionó nuestra visión del universo lejano, captando miles de galaxias en diferentes etapas de evolución. El 25 de diciembre de 2021 se lanzó su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb, que está observando algunas de las primeras galaxias formadas cuando el universo tenía solo unos 300 millones de años.
Las observaciones del Telescopio Espacial James Webb están arrojando nueva luz sobre los procesos de formación estelar y la evolución temprana de las galaxias. Incluso, ha revelado galaxias sorprendentemente complejas en etapas muy tempranas, desafiando lo que creíamos saber sobre su formación.
Un viaje hacia el origen
Observar los objetos más lejanos y antiguos nos permite estudiar las propiedades del universo en su “infancia”, cuando todo empezaba a formarse. Al comparar las galaxias lejanas (aún jóvenes) con las más cercanas (más viejas), los astrónomos pueden reconstruir una línea evolutiva del cosmos.
Comprender cómo ha evolucionado el universo en el pasado es fundamental, tanto para entender su origen como para anticipar su destino. ¿Qué es lo que esperamos ver cuando nos desplazamos a estas distancias lejanas? Seguramente esperamos ver objetos muy jóvenes e incluso en proceso de formación.
Sobre el futuro del universo, surgen nuevas preguntas: ¿seguirá expandiéndose para siempre? ¿Se enfriará hasta sufrir una muerte térmica, o le espera un final más dramático? Literalmente, las respuestas están en las estrellas. El universo sigue revelándonos sus secretos, en un viaje que apenas ha comenzado.
