El Universo en Expansión: ¿Qué Significa Realmente "Crear Espacio"?

La Paradoja de la Creación de Espacio

En 1929, Edwin Hubble proporcionó la primera evidencia observacional de la expansión del Universo al establecer la relación entre la distancia de las galaxias y su velocidad de recesión. Esta relación, conocida como la ley de Hubble, se expresa mediante la fórmula v = H₀ × d, donde v es la velocidad de recesión, d la distancia y H₀ la constante de Hubble.

En 1998, dos equipos independientes que estudiaban supernovas de tipo Ia hicieron un descubrimiento revolucionario: la expansión del Universo no se está desacelerando como se esperaba, sino acelerando. Esta observación, galardonada con el Premio Nobel de Física en 2011, implica la existencia de una energía repulsiva, llamada "energía oscura", que constituiría aproximadamente el 68% del contenido energético del Universo.

¿El Universo en expansión "crea espacio"?

El concepto de "creación de espacio" en el Universo en expansión es sutil y a menudo malinterpretado. No se trata de la aparición de nuevo espacio a partir de "nada" en el sentido filosófico, sino del aumento de la distancia propia entre puntos comóviles del espacio-tiempo.

N.B.: Los puntos comóviles se refieren a coordenadas fijas en el Universo en expansión. Una galaxia lejana conserva su posición comóvil, incluso si la distancia que nos separa de ella aumenta con el factor de escala. En otras palabras, no se "mueve" localmente, sino que sigue la expansión de la métrica cósmica.

Si no es espacio, ¿qué es lo que se "crea"?

Cuando decimos que el Universo "crea espacio", no debemos imaginar una fabricación de vacío, como si el Universo produjera algún tipo de materia invisible. En realidad, lo que evoluciona es la geometría del Universo, es decir, la forma en que se miden las distancias entre dos puntos.

La "expansión" se refiere a la forma en que se miden las distancias

En el lenguaje de los físicos, la propia estructura del espacio-tiempo es dinámica: las coordenadas de las galaxias lejanas permanecen fijas (se dice que son comóviles), pero la "regla" utilizada para medir las distancias cambia con el tiempo. Por lo tanto, no es un "tejido" material el que se estira, sino la métrica la que evoluciona.

En otras palabras, el Universo no añade volumen como si se inflara un globo con aire, sino que recalcula constantemente lo que significa estar separado por un millón de años luz. Lo que se "crea" no es vacío ni una sustancia misteriosa, sino un aumento relativo de las distancias entre objetos cósmicos lejanos.

Un concepto matemático más que una creación física de espacio

Decir que el Universo "crea espacio" es una forma figurada de traducir una realidad matemática. En cosmología, no manipulamos un tejido material, sino una métrica, es decir, una fórmula que indica cómo calcular las distancias entre dos puntos del Universo. Cuando la expansión acelerada está en juego, es esta métrica la que cambia con el tiempo.

Así, no es el "espacio" como sustancia lo que se multiplica, sino la relación geométrica entre los puntos lo que se transforma. La métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) proporciona el marco: muestra que el factor de escala aumenta, lo que equivale a decir que dos galaxias comóviles ven crecer su distancia incluso si no se mueven localmente.

Este vocabulario es útil para la divulgación, pero hay que tener en cuenta que es un atajo: lo que realmente se describe es una evolución dinámica de las ecuaciones geométricas de la relatividad general: \( G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8 \pi G}{c^4} T_{\mu\nu} \)

¿Galaxias que "se alejan"?

En muchas ilustraciones, se ven galaxias dibujadas cada vez más alejadas, como si realmente se movieran a través de un espacio ya existente. Pero en el marco de la relatividad general, no es así como debe entenderse la expansión. Las galaxias lejanas no "viajan" a través del cosmos; mantienen su posición en la cuadrícula comóvil, mientras que es esta cuadrícula —la métrica misma— la que se mide de manera diferente con el tiempo. En otras palabras, es la métrica misma la que cambia de escala con el tiempo. No es una sustancia la que se deforma, sino las reglas de medición (distancias, intervalos) las que se estiran.

N.B.: Las galaxias muy distantes que se alejan a velocidades llamadas "superiores a la de la luz" no violan la relatividad especial, porque no corresponden a un movimiento local, sino a la evolución de la geometría misma.