El universo es un mar aparentemente interminable lleno de estrellas, galaxias y nebulosas. En él, vemos patrones y constelaciones que han inspirado historias a lo largo de la historia. Pero hay un patrón cósmico que todavía no entendemos. Una pregunta que queda sin respuesta: ¿Cuál es la forma del universo? Pensamos que lo sabíamos, pero una nueva investigación sugiere lo contrario, y podría señalar una crisis en la cosmología.
Muchos primeros astrónomos sostuvieron que el universo era una esfera de estrellas, que encierra el sistema solar y se centra en una Tierra fija e inmóvil. Pero a lo largo de los siglos, los astrónomos descubrieron que nuestro Sol era simplemente uno de miles de millones dentro de una galaxia, y había innumerables galaxias dispersas en miles de millones de años luz de espacio. La cuestión de la forma de la creación parecía un punto discutible. Las estrellas y las galaxias existían en el espacio vacío. ¿Qué podría ser el espacio sino un lienzo en blanco: plano, euclidiano y desprovisto de estructura?
Luego, a principios de 1900, Albert Einstein desarrolló su teoría de la relatividad general. En él, el espacio no era un lienzo en blanco. Podría doblarse y estirarse, torcerse y deformarse, según la posición y el movimiento de la masa en el universo. Estas deformaciones espaciales desviaron la luz y la materia, causando el efecto que llamamos gravedad. Con la relatividad, el espacio podría tomar diferentes formas. Era posible entonces que el universo pudiera tener una forma cósmica general, tal como la Tierra es, en general, redonda.
En términos muy generales, la relatividad general permitiría al universo tener una de tres formas: plana, cerrada o abierta.
Flat es la forma en que pensamos sobre el espacio en nuestra vida cotidiana. Es el espacio euclidiano del que aprendemos en la escuela. El espacio plano se extiende de manera uniforme en todas las direcciones, y dos haces de luz paralelos permanecerían paralelos para siempre.
El espacio abierto se puede imaginar en forma de silla de montar. Se dobla de tal manera que diverge a medida que se extiende hacia afuera. Dos haces de luz inicialmente paralelos se separarían gradualmente, alejándose ligeramente uno del otro mientras atraviesan el cosmos.
El espacio cerrado es generalmente esférico. Converge a medida que se extiende, de modo que los haces de luz paralelos eventualmente se encontrarían y se cruzarían entre sí, como líneas de longitud en la Tierra.
Cabe mencionar que ninguno de estos tiene que lidiar con el hecho de que el universo en su conjunto se está expandiendo. La expansión cósmica significa que los puntos en el espacio se están separando con el tiempo. La forma del universo trata con la forma del espacio. Un globo esférico puede expandirse a medida que se infla, al igual que una lámina de goma plana puede estirarse y permanecer plana. Entonces nuestro universo en expansión podría ser plano, abierto o cerrado.
Dado que la curvatura del espacio se ve afectada por la presencia de masa, la forma general del universo depende de la densidad promedio de la materia dentro de él. En la relatividad general, este valor viene dado por el parámetro de densidad, que es la relación entre la densidad observada y la "densidad crítica" necesaria para que el universo sea plano. Si el parámetro de densidad es 1, entonces el universo es plano. Si es mayor que 1, está cerrado, y está abierto si el parámetro de densidad es menor que 1. Las mediciones de densidad cósmica han dado consistentemente un valor de 1. Hasta los límites de la observación, el universo es plano, como hemos sospechado durante mucho tiempo. .
Pero hay otra forma de medir la forma del cosmos, y es mirar el tamaño aparente de los objetos muy distantes. Todo vuelve al comportamiento de los haces de luz paralelos. En un universo plano, las líneas paralelas permanecen paralelas, por lo que la luz proveniente de dos lados de una galaxia distante nos alcanza en línea recta. Sus ángulos entre sí permanecen iguales, por lo que la galaxia aparece como su tamaño real.
Si el universo está abierto, las líneas paralelas divergen con la distancia. Entonces, la luz de nuestra galaxia distante se vuelve más paralela a medida que nos alcanza. Esto significa que la galaxia parecería más pequeña de lo que es. Si el universo está cerrado, se produce la curvatura opuesta de la luz, y la galaxia parecería más grande de lo que es.
En un nuevo artículo publicado en Naturaleza, un equipo no examinó las galaxias, sino más bien las fluctuaciones dentro del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) los CMB es la luz remanente del big bang, y es la luz más distante que podemos ver en el universo. Debido a esto, es la luz más afectada por la forma del universo. La escala de fluctuaciones en el CMB está determinado por la cantidad de materia oscura y energía oscura en el universo, que sabemos, por lo que sabemos qué tan grandes deberían aparecer las fluctuaciones. Cuando el equipo analizó el CMB datos de la nave espacial Plank, encontraron que las fluctuaciones eran mayores de lo esperado. Esto significa que con una certeza del 99%, el universo está cerrado, no plano.
Esta nueva investigación contradice numerosos estudios previos que muestran que el universo es plano. Puede haber algún error sistemático en los datos de Planck que está haciendo que el universo se vea curvo, pero si la investigación es precisa, señala un vacío en nuestra comprensión. Por ahora, la forma del universo no está clara.
Fuente: Evidencia de Planck para un Universo cerrado y una posible crisis para la cosmología, por Di Valentino, E., et al.
