Una imagen del universo. Autor: desconocido.
Se denomina universo (palabra derivada del latín ūnus, que significa «uno», en el sentido de «único», y de versus, que significa «desarrollado, puesto junto») a todo lo que existe físicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, y las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término “universo” puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes para referirse a conceptos como el mundo o la naturaleza. En el vocabulario común, el universo es también denominado cosmos (del término griego «κόσμος«, que significa «orden») y, en ocasiones, se emplea el término espacio (del latín «spatium«, que significa «todo lo que nos rodea») para referirse a él.
Observaciones astronómicas indican que el universo tiene una edad aproximada de 13,7 Ga (gigaaños -miles de ma-) y por lo menos 93.000 millones de años luz de extensión.
El evento que dio inicio al universo, según explica la teoría del Big Bang, es el propio Big Bang (o Gran Explosión). En aquel instante toda la materia y la energía del universo observable estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y aún hoy lo continúa haciendo.
Ya que, de acuerdo con la teoría espacial de la relatividad, la materia no puede moverse a velocidad superior a la de la luz, puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse separado 93 Ga-luz en un tiempo de sólo 13 Ga; sin embargo, esta separación es una consecuencia natural de la teoría de relatividad general. Dicho de manera sencilla: el espacio puede ampliarse a un ritmo superior que no está limitado por la velocidad de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz, si el espacio entre ellas es el que crece.
Mediciones sobre la distribución espacial y el desplazamiento hacia el rojo (redshift) de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes relativos de los elementos químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del espacio y, más en general, la teoría del Big Bang, que propone que el espacio en sí se creó a partir de la nada en un momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está acelerando y que la mayor parte de la materia y la energía en el universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra y no es directamente observable (materia oscura). La imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones sobre el destino final del universo.
Otra imagen del universo. Copyright: NASA & ESA.
Los experimentos sugieren que el universo se ha regido por las mismas leyes físicas y constantes a lo largo de su extensión e historia. La fuerza dominante en distancias cosmológicas es la gravedad, y la relatividad general es actualmente la teoría de la gravitación más exacta. Las otras tres fuerzas fundamentales y las partículas en las que actúan son descritas por el modelo estándar. El universo tiene por lo menos tres dimensiones del espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio y el tiempo parecen estar conectados de forma sencilla y sin problemas, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña, de manera que la geometría euclidiana es, como regla general, exacta en todo el universo.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la Cosmología, disciplina basada en la Astronomía y la Física, en la cual se describe todo aspecto de este universo con sus fenómenos.
Las pruebas apoyan la teoría de la expansión permanente del Universo, aunque muchos otros afirman que la materia oscura puede ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la expansión y hacer que toda la materia se comprima en lo que los científicos llamarían el Big Crunch (Gran Implosión). En esta implosión juegan un papel fundamental los agujeros negros que por la gran presión ejercida en su interior rompen los enlaces de las moléculas, creando partículas tan pequeñas que atraviesan la materia y que, por la gravedad, se unen en el origen del universo. Cuando toda la materia se acaba por condensar en un solo punto, el universo se vuelve a expandir.
La teoría actualmente más aceptada dada por el francés Lamaitre de la formación del universo es el modelo del Big Bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad espacio-temporal. El universo experimentaría un rápido periodo de inflación cósmica que arrasaría con todas las irregularidades iniciales. A partir de entonces el universo se expandiría y se convertiría en algo estable, más frío y menos denso. Las variaciones menores en la distribución de la masa darían como resultado la segregación fractal en porciones que se encuentran en el universo actual, como cúmulos de galaxias.
Porción observable:
Los cosmólogos teóricos y observacionales utilizan de manera diferente el término universo, designando bien el sistema completo o sólo una parte de él. Según el convenio de los cosmólogos, el término Universo («U» mayúscula) se refiere frecuentemente a la parte finita del espacio-tiempo que es directamente observable utilizando telescopios y otros detectores, y métodos físicos teóricos y empíricos para estudiar los componentes básicos del universo y sus interacciones. Los físicos cosmólogos asumen que la parte observable del espacio comóvil (también llamado: «nuestro universo«) corresponde a una parte de un modelo del espacio entero y normalmente no es el espacio entero. Frecuentemente se utiliza el término universo como ambas, la parte observable del espacio-tiempo, o el espacio-tiempo entero.
La mayoría de los cosmólogos creen que el universo observable es una parte extremadamente pequeña del universo “entero” -realmente existente- y que es imposible observar todo el espacio comóvil. En la actualidad se desconoce si esto es correcto, ya que, de acuerdo a los estudios de la forma del universo, es posible que el universo observable esté cerca de tener el mismo tamaño que todo el espacio, pero la pregunta sigue debatiéndose. Si una versión del escenario de la inflación cósmica es correcta, entonces no hay manera de determinar si el universo es finito o infinito. En el caso del universo observable, éste es sólo una pizca del universo existente, por lo tanto parece imposible saber realmente si el universo está siendo completamente observado…
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Figuras:
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–Dusunek (2009). «Kainatın Böyüklüyü Nə Qədərdir?». Düşünək. [link]
La siguiente figura es de dominio público porque fue tomada por el Telescopio Espacial Hubble y pertenece a la NASA (y a la ESA). Las políticas sobre copyright de la NASA estipulan que «el material de la NASA no está protegido con copyright a menos que se indique lo contrario».
–Colaboradores de Wikipedia (2012). “Hubble ultra deep field.jpg”. Wikipedia, la enciclopedia libre. [link]
Referencias:
–Colaboradores de Wikipedia (2012). “Universo”. Wikipedia, la enciclopedia libre. [link]
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