Ilustración: Chelsea Beck (Gizmodo)

√öltimamente es habitual desear que alguien nos lance no solo al espacio sino al l√≠mite del universo, hasta donde sea posible llegar para salir de este sue√Īo febril que es la vida en la Tierra. Pero, ¬Ņqu√© nos esperar√≠a ah√≠ arriba, en la frontera cosmol√≥gica? ¬ŅEs acaso una frontera, o es m√°s bien un tipo de techo inconcebiblemente alto? ¬ŅExiste tal borde? Esta semana hemos hablado con varios f√≠sicos especializados en cosmolog√≠a para averiguarlo.


Sean Carroll

Profesor de investigación en física de Caltech cuya investigación se centra en la mecánica cuántica, la gravitación, la cosmología, la mecánica estadística y los fundamentos de la física, entre otras cosas:

No hay ning√ļn borde en el universo, por lo que sabemos. Hay un borde en el universo observable: solo podemos ver hasta cierto punto. Esto se debe a que la luz viaja a una velocidad finita (un a√Īo luz por a√Īo), por lo que al mirar cosas distantes tambi√©n estamos mirando hacia atr√°s en el tiempo. Con el tiempo vemos lo estaba sucediendo hace casi 14000 millones de a√Īos, la radiaci√≥n remanente del Big Bang. Ese es el fondo de microondas c√≥smico, que nos rodea por todos lados. Pero en realidad no es un ‚Äúborde‚ÄĚ f√≠sico en ning√ļn sentido.

Puesto que solo podemos ver hasta cierto punto, no estamos seguros de c√≥mo son las cosas m√°s all√° de nuestro universo observable. El universo que vemos es bastante uniforme en grandes escalas, y tal vez contin√ļe as√≠ literalmente para siempre. Una alternativa es que el universo se pliegue sobre s√≠ mismo como una esfera o un toroide. Si eso fuera cierto, el universo ser√≠a finito en el tama√Īo total, pero no tendr√≠a borde, como un c√≠rculo no tiene un principio ni un final.

Tambi√©n es posible que el universo no sea uniforme m√°s all√° de lo que podemos ver, y las condiciones sean muy diferentes de un lugar a otro. Esa posibilidad es el multiverso cosmol√≥gico. No sabemos si hay un multiverso en este sentido, pero como no podemos verlo, es prudente mantener la mente abierta.ÔĽŅ

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Jo Dunkley

Profesora de física y ciencias astrofísicas de la Universidad de Princeton, cuya investigación se centra en cosmología y estudia los orígenes y la evolución del universo:

En realidad no creemos que haya un borde en el universo. Creemos que o bien contin√ļa infinitamente lejos en todas las direcciones, o tal vez est√° envuelto en s√≠ mismo para que no sea infinitamente grande, pero aun as√≠ no tiene bordes. Como la superficie de un donut: no tiene borde. Es posible que todo el universo sea as√≠ tambi√©n (pero en tres dimensiones: la superficie de un donut es solo bidimensional). Eso significa que podr√≠as viajar al espacio en cualquier direcci√≥n sobre un cohete y regresar donde empezaste si pasa el tiempo suficiente. No hay bordes.

Pero tambi√©n hay algo que llamamos el universo observable, que es la parte del espacio que podemos ver realmente. El borde de eso es el lugar m√°s all√° del cual la luz no ha tenido tiempo de alcanzarnos desde el comienzo del universo. Ese es solo el borde de lo que podemos ver, y m√°s all√° de eso hay probablemente m√°s de lo mismo: superc√ļmulos de galaxias, cada una de las cuales contiene miles de millones de estrellas y planetas.

Jessie Shelton

Profesora asistente de física y astronomía en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, cuya investigación se centra en la astrofísica y la cosmología:

Eso depende de lo que quieras decir con el borde del universo. Debido a que la velocidad de la luz es finita, a medida que miramos m√°s y m√°s lejos en el espacio, miramos m√°s y m√°s atr√°s en el tiempo, incluso cuando miramos a la galaxia de al lado, Andr√≥meda, no vemos lo que est√° sucediendo ahora, sino lo que estaba sucediendo hace dos millones y medio de a√Īos, cuando las estrellas de Andr√≥meda emitieron la luz que nuestros telescopios ahora detectan. La luz m√°s antigua que podemos ver proviene de lo m√°s lejos, de manera que, en cierto sentido, el borde del universo es lo que podemos ver en la luz m√°s antigua que nos llega. En nuestro universo, este es el fondo c√≥smico de microondas: un resplandor tenue y persistente del Big Bang que marca cuando el universo se enfri√≥ lo suficiente como para permitir que se formen los √°tomos. Esto se conoce como la superficie de la √ļltima dispersi√≥n, ya que marca el lugar donde los fotones dejaron de hacer ping pong entre los electrones en un plasma ionizado caliente y comenzaron a fluir a trav√©s del espacio transparente, a trav√©s de miles de millones de a√Īos luz en la Tierra. Entonces, podr√≠as decir que el borde del universo es la superficie de la √ļltima dispersi√≥n.

¬ŅQu√© hay al borde del universo en este momento? Bueno, no lo sabemos, no podemos, tendr√≠amos que esperar a que la luz llegue hasta aqu√≠ dentro de muchos, muchos miles de millones de a√Īos, y dado que el universo se est√° expandiendo cada vez m√°s r√°pido, probablemente no podr√° llegar hasta aqu√≠, pero podemos adivinar. En las escalas m√°s grandes, nuestro universo se ve casi igual en cualquier direcci√≥n que miremos. Entonces, si estuvi√©ramos en el l√≠mite de nuestro universo observable hoy, ver√≠amos un universo que se parec√≠a m√°s o menos a lo nuestro: galaxias, grandes y peque√Īas, en todas las direcciones. Por lo tanto, una muy buena suposici√≥n de lo que est√° al borde del universo es, simplemente, m√°s universo: m√°s galaxias, m√°s planetas, tal vez incluso m√°s cosas vivas que se hacen la misma pregunta.

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Michael Troxel

Profesor asistente de física en Duke University, cuyas investigaciones se centran en la cosmología observacional y teórica:

A pesar de que el Universo es probablemente de tama√Īo infinito, en realidad hay m√°s de un ‚Äúborde‚ÄĚ pr√°ctico.

Creemos que el universo es en realidad infinito, sin ning√ļn borde. Si el universo es ‚Äúplano‚ÄĚ (como una hoja de papel) o ‚Äúabierto‚ÄĚ (como una silla de montar), entonces realmente es infinito. Si est√° ‚Äúcerrado‚ÄĚ, como una pelota de baloncesto, entonces no es infinito. Sin embargo, si fieras lo suficientemente lejos en una direcci√≥n, finalmente terminar√≠as de nuevo donde empezaste, como si te movieras a lo largo de la superficie de la pelota. Como dijo una vez un hobbit llamado Bilbo: ‚ÄúEl camino sigue y sigue / desde la puerta donde comenz√≥‚ÄĚ.

Sin embargo, el universo tiene un ‚Äúborde‚ÄĚ para nosotros: dos, en realidad. Una parte de la relatividad general dice que todas las cosas (incluida la luz) en el universo tienen un l√≠mite de velocidad (alrededor de 1080 millones de kil√≥metors por hora) y que el l√≠mite de velocidad es el mismo en todas partes. Nuestras mediciones tambi√©n nos dicen que el Universo se est√° expandiendo en todas las direcciones, y adem√°s se est√° expandiendo cada vez m√°s r√°pido con el tiempo. Lo que esto significa es que cuando observamos un objeto muy lejos de nosotros, la luz de ese objeto tarda alg√ļn tiempo en alcanzarnos (la distancia dividida por la velocidad de la luz). Lo delicado es que, debido a que el espacio se est√° expandiendo mientras la luz viaja hasta nosotros, la distancia que la luz tiene que recorrer tambi√©n aumenta con el tiempo en su camino hacia nosotros.

Entonces, lo primero que podr√≠as preguntar es cu√°l es la distancia m√°s lejana a la que podemos observar la luz de un objeto si se emitiera desde el principio del universo (que tiene aproximadamente 13.700 millones de a√Īos). Esto se encuentra a unos 47.000 millones de a√Īos luz de distancia (un a√Īo luz es aproximadamente 63.241 veces la distancia entre la Tierra y el Sol) y se conoce como el ‚Äúhorizonte de crecimiento‚ÄĚ. Tambi√©n puedes hacer la pregunta de manera ligeramente diferente. Si enviamos un mensaje a la velocidad de la luz, ¬Ņcu√°l es la distancia m√°s lejana a la que alguien de otro planeta podr√≠a recibirlo? Esto es a√ļn m√°s interesante, porque la tasa de expansi√≥n del universo se vuelve m√°s r√°pida en el futuro (en lugar de disminuir en el pasado).

Resulta que incluso si el mensaje viajara para siempre, solo podr√≠a alcanzar a alguien que ahora est√° a 16.000 millones de a√Īos luz de nosotros. Esto se llama el ‚Äúhorizonte de evento c√≥smico‚ÄĚ. Sin embargo, el planeta m√°s lejano que hemos podido observar est√° a solo unos 25.000 a√Īos luz de distancia, por lo que a√ļn podemos saludar a todos los que sabemos que podr√≠an existir en el universo por el momento. Pero la distancia m√°s lejana a la que nuestros telescopios actuales pueden identificar una galaxia es de unos 13.300 millones de a√Īos luz, por lo que no podemos ver qu√© hay en cualquiera de estos ‚Äúbordes‚ÄĚ en este momento. ¬°As√≠ que nadie sabe qu√© hay en ninguno de los dos extremos!

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Abigail Vieregg

Profesora asistente en el Instituto Kavil de Física Cosmológica de la Universidad de Chicago:

Usando telescopios en la Tierra, observamos la luz que proviene de lugares distantes en el universo. Cuanto m√°s lejos est√© la fuente de la luz, m√°s tardar√° en llegar. Entonces, cuando miras lugares lejanos, miras c√≥mo eran esos lugares cuando se cre√≥ la luz que viste, no c√≥mo son esos lugares hoy. Puedes seguir mirando m√°s y m√°s lejos, lo que se corresponde con m√°s y m√°s atr√°s en el tiempo, hasta que llegas a un lugar a unos pocos cientos de miles de a√Īos despu√©s del Big Bang. Antes de eso, el universo era tan caliente y denso (¬°mucho antes de que hubiera estrellas y galaxias!) que cualquier luz en el universo simplemente no se mov√≠a, y hoy no podemos verlo con nuestros telescopios. Este lugar es el borde del ‚Äúuniverso observable‚ÄĚ, a veces llamado horizonte, porque no podemos ver m√°s all√° de √©l. A medida que pasa el tiempo, este horizonte cambia. Si pudieras mirar desde otro planeta en otro lugar del universo, probablemente ver√≠as algo muy similar a lo que vemos aqu√≠ desde la Tierra: tu propio horizonte, limitado por el tiempo transcurrido desde el Big Bang, la velocidad de la luz, y la forma en que el universo se ha expandido.

¬ŅC√≥mo se ve hoy el lugar que corresponde al horizonte de la Tierra hoy? No podemos saberlo, ya que solo podemos ver ese lugar tal como estaba justo despu√©s del Big Bang, no como es hoy. Sin embargo, todas las mediciones indican que todo el universo que podemos ver, incluido el borde del universo observable, se parece aproximadamente a nuestro universo local actual: con estrellas, galaxias y c√ļmulos de galaxias y mucho espacio vac√≠o.

Tambi√©n pensamos que el universo es mucho m√°s grande que la parte del universo que podemos ver desde la Tierra hoy en d√≠a, y no hay ‚Äúborde‚ÄĚ para el universo mismo. Es solo espacio-tiempo expandi√©ndose.

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Arthur B. Kosowsky

Profesor de física en la Universidad de Pittsburgh, cuya investigación se centra en cosmología y temas relacionados de física teórica:

Una de las propiedades fundamentales del universo es su edad, que seg√ļn una variedad de medidas determinamos que es de 13.7 mil millones de a√Īos. Como tambi√©n sabemos que la luz se propaga a una velocidad constante, esto significa que un rayo de luz que comenz√≥ en un momento muy temprano ha recorrido una distancia determinada hasta hoy (llamada ‚Äúdistancia del horizonte‚ÄĚ o ‚Äúdistancia de Hubble‚ÄĚ). Como nada se propaga m√°s r√°pido que la velocidad de la luz, la distancia de Hubble es la distancia m√°s lejana que podemos observar en principio (¬°a menos que descubramos una alternativa a la teor√≠a de la relatividad!).

Tenemos una fuente de luz que nos llega desde casi la distancia del Hubble: la radiaci√≥n c√≥smica de fondo de microondas. Sabemos que no hay un ‚Äúborde‚ÄĚ para el universo a la distancia del origen del fondo de microondas, que es casi la distancia total de Hubble lejos de nosotros. Por lo tanto, generalmente asumimos que el universo es mucho m√°s grande que nuestro propio volumen de Hubble observable, y cualquier borde real que pueda existir est√° mucho m√°s lejos de lo que podemos observar. Posiblemente, esto podr√≠a no ser correcto: tal vez el universo tenga una ventaja m√°s all√° de la distancia de Hubble con respecto a nosotros, y m√°s all√° de eso est√©n los monstruos marinos. Pero dado que todo el universo que podemos observar parece relativamente similar y uniforme, este ser√≠a un estado de cosas extremadamente extra√Īo.

Por lo tanto, me temo que nunca tendremos una buena respuesta a la pregunta: es posible que el universo no tenga borde en absoluto, y si tiene borde, est√° lo suficientemente lejos como para que la luz no haya tenido tiempo suficiente para llegar a nosotros en toda la historia del universo. Tenemos que conformarnos con entender la parte del universo que realmente podemos observar.