El Universo observable tiene un radio de aproximadamente 46 mil millones de años luz, un valor que parece paradójico dado que la edad del Universo se estima en 13.8 mil millones de años. Esta paradoja se explica por la expansión del Universo: el espacio en sí mismo se estira, permitiendo que la luz viaje distancias mayores que el simple producto de la velocidad de la luz por la edad del Universo.
La expansión del Universo significa que el espacio en sí mismo crece con el tiempo. No es que las galaxias "viajen" a través del espacio como cohetes, sino que el espacio entre ellas se estira, algo así como los puntos dibujados en la superficie de un globo que se infla.
Esta idea fue confirmada por Edwin Hubble en 1929, al observar que cuanto más lejana está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. Esto se resume con la fórmula simple: \(v = H \times d\), donde \(v\) es la velocidad de alejamiento, \(d\) la distancia y \(H\) la constante de Hubble.
Gracias a esta expansión, el Universo observable es mucho más vasto que su edad expresada en años luz: aunque tiene 13.8 mil millones de años, su radio observable alcanza aproximadamente 46 mil millones de años luz. La luz de las galaxias lejanas ha viajado durante todo este tiempo, pero el espacio se ha estirado durante su trayecto.
N.B.: Los descubrimientos recientes muestran incluso que esta expansión se acelera, como si una misteriosa "energía oscura" empujara al Universo a crecer cada vez más rápido.
La distancia medida en un instante cosmológico dado se denomina distancia comóvil, es decir, "congelando" la expansión en un momento dado. Esta es la definición utilizada hoy para expresar el radio observable de 13.8 mil millones de años.
Sin embargo, el radio comóvil corresponde a una medida de distancia que permanece fija para un objeto dado, independientemente de la expansión del Universo. Por ejemplo, una galaxia cuya luz tarda 13.8 mil millones de años en llegar a nosotros se encuentra actualmente a unos 46 mil millones de años luz en distancia comóvil. Esta magnitud es esencial para comparar escalas cosmológicas, ya que neutraliza el efecto de la expansión y permite definir claramente el volumen del Universo observable.
N.B.: El valor "46.5 Gly" designa una distancia comóvil hoy, no la duración del viaje de la luz; la diferencia proviene de la expansión del espacio.
Más allá de este horizonte de 46 mil millones de años luz, existe una parte del Universo que no podemos observar. La luz proveniente de estas regiones aún no ha tenido tiempo de llegar a nosotros desde el Big Bang. Según los modelos cosmológicos estándar, el Universo podría ser infinito o finito pero sin borde.
Para comprender el Universo observable, es necesario distinguir varias nociones de distancia y tiempo. En conjunto, estos conceptos permiten visualizar mejor la estructura y evolución del Universo observable.
| Concepto | Definición | Valor indicativo | Comentario |
|---|---|---|---|
| Radio comóvil observable | Distancia comóvil hoy hasta la superficie de última dispersión | ≈ 46.5 Gly | Valor dependiente del modelo, comúnmente citado como "46 mil millones de años luz". |
| Diámetro observable | El doble del radio comóvil | ≈ 93 Gly | Volumen comóvil observado asociado a la esfera centrada en el observador. |
| Radio de Hubble | \(c/H_0\), escala característica | ≈ 14.4 Gly | Escala relacionada con el valor de \(H_0\); significado físico diferente al horizonte de partículas. |
| Edad del Universo | Tiempo transcurrido desde el Big Bang | ≈ 13.8 Gyr | Parámetro bien acotado por el CMB y la síntesis de datos cosmológicos. |
Según la relatividad especial de Einstein, nada puede desplazarse más rápido que la luz en el vacío. Esta velocidad límite, \(c \approx 299,792\) km/s, es fundamental para la causalidad y la estructura misma del espacio-tiempo. Así, una nave o partícula nunca puede alcanzar o superar esta velocidad desplazándose localmente en el espacio.
Sin embargo, existen excepciones a escala cosmológica. La expansión del Universo puede separar dos objetos a una velocidad aparente superior a la de la luz, sin violar la relatividad. De hecho, no es el objeto el que se mueve a través del espacio más rápido que \(c\), sino el espacio mismo el que se estira entre ellos. Esto explica por qué las galaxias muy lejanas parecen alejarse de nosotros más rápido que la luz, dentro del modelo estándar \(\Lambda\)-CDM.
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