Entender el tamaño del universo es adentrarse en una de las preguntas más fascinantes de la cosmología, y con esa pregunta es precisamente como empieza la última publicación de la editorial Pinolia. La Introducción a la Cosmología de Lyman Page nos habla sobre esta rama de la astrofísica preocupada por las preguntas más grandiosas que podríamos hacernos: ¿cuál es el tamaño del universo? ¿Cómo comenzó todo y cómo acabará? ¿Cómo funciona el universo a gran escala? Para responder a estas preguntas nos guía en un viaje desde los primeros instantes de vida del universo hasta abarcar la inconcebible totalidad del cosmos.
La escala del universo
La magnitud del universo es realmente difícil de comprender, pero si empezamos por las distancias más cercanas y vamos ampliando nuestra visión, podemos comenzar a darle sentido. Estas distancias son tan grandes, que la noción de metro y kilómetro empieza a desdibujarse. Resulta difícil interiorizar la diferencia entre trillones de kilómetros y cuatrillones de kilómetros.
Esta imagen tomada recientemente por el telescopio Euclid contiene miles de galaxias y nos ayudará en nuestro estudio de la cosmología. Foto: ESA, Euclid Collaboration
Para hablar de las distancias en el cosmos más allá de nuestro propio sistema solar utilizamos la velocidad de la luz, la máxima velocidad posible en el universo. Concretamente utilizamos el tiempo que tardaría la luz en llegar de un lugar a otro como unidad de medida. La Luna, a poco más de un segundo luz de distancia, nos parece próxima en términos cósmicos. Nuestro propio Sol está a 8 minutos luz de nosotros. Estas medidas de tiempo son en realidad distancias basadas en la velocidad de la luz, que es una constante universal y se mueve a 299 792 kilómetros por segundo.
Cuando observamos el cielo nocturno y vemos la Vía Láctea, estamos mirando a nuestra propia galaxia, que contiene aproximadamente cien mil millones de estrellas y se extiende por unos cien mil años luz de diámetro. Nuestro hogar galáctico es solo un miembro del Grupo Local, que incluye unas 100 galaxias y se extiende por seis millones de años luz. Incluso esta colección es parte de una estructura mucho más grande en el cosmos.
El Grupo Local se encuentra a las afueras del supercúmulo de Virgo, un cúmulo de cúmulos que reúne a miles de galaxias en algo más de 100 millones de años luz de tamaño. Contar las galaxias del universo una a una resulta complicado, así que preferimos extrapolar. Observamos en detalle unas pocas regiones del cielo, contamos cuántas galaxias aparecen allí y extrapolamos a la totalidad del cielo. Estos estudios se conocen como “campos profundos” y el telescopio espacial Hubble ha realizado varios de ellos. El Campo Ultraprofundo del Hubble nos ha revelado aproximadamente 10 000 galaxias en un pedazo del cielo del tamaño de una fracción de la luna llena. De ahí inferimos que podría haber unos 100 000 millones de galaxias en el universo observable.
Más allá, el infinito
Y aquí es donde introducimos el concepto de «universo observable»: es la parte del universo que podemos ver desde la Tierra, la región del espacio cuya luz ha tenido tiempo de llegar hasta nosotros desde el Big Bang. Pero el universo en su totalidad puede ser mucho más grande, incluso infinitamente grande, y lo que podemos ver es solo una pequeña porción de él.
El principio cosmológico es una suposición clave en cosmología: que el universo, a grandes escalas, es homogéneo e isotrópico, es decir, es igual en todas las direcciones y en cada lugar cuando se promedia sobre grandes volúmenes. Esto implica que no hay un «centro» o «borde» del universo en el sentido convencional, y que las leyes de la física son las mismas en todas partes. Esto no significa que cada parte del universo sea idéntica a cualquier otra, sino que las estructuras y las propiedades se distribuyen de manera uniforme en el gran tapiz del cosmos.
La exploración del tamaño y la estructura del universo nos lleva a considerar conceptos como la expansión del universo, la naturaleza del tiempo y el espacio, y nuestro lugar en esta vasta red cósmica. Cada nuevo descubrimiento es un paso más en la comprensión de este inmenso cosmos en el que vivimos.
‘Introducción a la Cosmología’, de Lyman Page
La editorial Pinolia publica esta Introducción a la Cosmología de Lyman Page. Esta rama de la astrofísica se dedica al “estudio del universo en las escalas más extremas de espacio, energía y tiempo”. Y para hacerlo, debe recurrir al estudio de las estructuras más grandes del universo, más grandes incluso que los supercúmulos de galaxias, pero también al estudio de los bloques más pequeños y fundamentales que conocemos: las partículas subatómicas. Estas partículas definen la evolución del universo, especialmente en sus primeros instantes, por lo que su estudio nos permite responder a preguntas básicas en cosmología.
Lyman Page es un renombrado catedrático de física por la Universidad de Princeton, en Nueva Jersey, Estados Unidos. Page es uno de los mayores expertos mundiales en cosmología observacional y uno de los investigadores principales en el proyecto WMAP, que puso una sonda en órbita para estudiar el Fondo Cósmico de Microondas, la luz más antigua del universo que podemos observar.
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