Constante de Hubble y Expansión del Universo Observable

Descripción de la imagen: Nuestro Universo está en expansión con una tasa de ≈67.8 km/s/Mpc (constante de Hubble), pasó por un episodio de expansión rápida llamado "inflación" y crecerá para siempre. La tasa de expansión del universo observable significa que un objeto situado a un megapársec (≈3.26 millones de años luz) de nosotros se aleja a una velocidad de ≈67.8 kilómetros por segundo.

La expansión del universo

Cuando miramos hacia el pasado, el universo es cada vez más pequeño, más denso y más caliente. En otras palabras, todos los objetos del Universo se acercan unos a otros cuando miramos la película al revés, remontándonos en el tiempo.

En 1923, Edwin Hubble (1889-1953) utilizó el telescopio Hooker de 250 cm, el telescopio más potente de la época. Las observaciones realizadas con este telescopio permitieron a Hubble establecer que las nebulosas observadas previamente con telescopios menos potentes no formaban parte de nuestra Galaxia. De hecho, determinó la distancia de la galaxia de Andrómeda (M31), que evaluó en 800,000 años luz, lo que la sitúa fuera de nuestra galaxia. Así, Hubble puso fin al largo debate sobre la naturaleza de los objetos difusos que desde entonces se llamarán galaxias.

Un poco más tarde, en 1929, Hubble analizó las velocidades radiales de las galaxias, previamente medidas por Vesto Slipher (1875-1969), a partir de los desplazamientos al rojo de las líneas espectrales. Se limitó primero a las galaxias situadas a menos de 6 millones de años luz y se dio cuenta de que la relación velocidad-distancia era aproximadamente lineal. En compañía de Milton Humason (1891-1972), extendió su estudio a galaxias distantes hasta 100 millones de años luz, y la relación siguió siendo lineal.

Hubble enunció entonces su famosa ley, "Las galaxias se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia". Dicho de otro modo, cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido parece alejarse. Así, creó el concepto de expansión del Universo. Atención, las galaxias se alejan, pero no se trata de un movimiento real de las galaxias, es el Universo entero el que se hincha y da esta velocidad aparente a las galaxias. Es el espacio entre las galaxias el que aumenta, en realidad es el espacio-tiempo el que se dilata.

La tasa de expansión de las galaxias entre sí corresponde a la constante de Hubble (Hο) calculada por Edwin Hubble y Georges Lemaitre en los años 1930. El inverso de la constante de Hubble se llama "tiempo de Hubble", corresponde a la duración desde el Big Bang, es decir, a la edad del universo. La radiación fósil, descubierta en 1965, es una verdadera "Piedra de Rosetta" para los cosmólogos, ya que permite descifrar la historia térmica del Universo desde el Big Bang.

¿Cuál es el valor de la constante de Hubble?

Descripción de la imagen: Estas pequeñas fluctuaciones de temperatura son las primeras luces del universo observable vistas por la misión Planck (marzo 2013). Desde 2013, los astrofísicos europeos, canadienses y estadounidenses han afinado la composición del Universo. Esta imagen compuesta en falsos colores representa las huellas de los primeros instantes de la creación, unos 380,000 años después del Big Bang, hace 13,8 mil millones de años (≈1%). El universo observable está compuesto por un 69.4% de energía oscura, un 25.8% de materia oscura fría y un 4.8% de átomos, es decir, de materia ordinaria. Crédito de la imagen: ESA.

El mapa del Fondo Cósmico de Microondas representa la radiación electromagnética de los primeros instantes del Universo observable. Estos fotones, detectables hoy en día en el rango de las ondas de radio, han conservado las huellas de las grandes estructuras nacientes que serán transportadas por la inflación.

El valor de la constante de Hubble (Hο) no se conoce con precisión. Todas las mediciones realizadas desde los años 2000 dan un valor comprendido entre 63 km/s/Mpc y 73 km/s/Mpc. En marzo de 2013, el satélite Planck, cuya misión es reconstruir la historia térmica del Universo, calculó un valor de 67 km/s/Mpc. En otras palabras, una burbuja de 1 Mpc, es decir, 3.26 años luz, se hincha 67 km cada segundo, una burbuja de 10 Mpc se hincha 670 km cada segundo, una burbuja de 100 Mpc se hincha 6700 km cada segundo...

¿Cuál es el efecto de la expansión del Universo en la distancia Tierra-Sol?

La expansión del universo solo se aplica a espacios muy grandes, es decir, entre entidades como los cúmulos de galaxias o los supercúmulos.

En el sistema solar, los objetos están "conectados" por la fuerza gravitacional del Sol y todo el conjunto puede considerarse un sistema compacto.

Los objetos, dotados de una masa y cuya velocidad de uno respecto al otro es inferior a su velocidad de liberación, forman parte de un sistema gravitacional. Mientras el sistema esté ligado gravitacionalmente, el espacio entre los objetos no puede hincharse bajo el efecto de una fuerza antigravitacional. El sistema en su conjunto está desacoplado de la expansión del Universo observable. Lo mismo ocurre con el Sol en el interior de la Galaxia.

Tabla: Equivalencias entre las unidades de distancia