Cómo calcular la edad del universo

Estimación de la edad

¿Cómo calcula la edad? Para las personas, probablemente les mire a la cara y haga un juicio. Para un árbol, cuentas los anillos de los árboles. Para un fósil, puede hacer una datación por carbono. En cualquier caso, puede ver que hay muchas formas diferentes de determinar la edad de algo. Pero, ¿cómo determinamos la edad de algo tan vasto como el universo? ¿Qué edad tiene el universo de todos modos?

¡Alerta de spoiler! La respuesta es: la edad del universo es de aproximadamente 13,7 mil millones de años. Y usaremos las matemáticas para mostrarle cómo y por qué ese es el caso en esta lección.

Ecuaciones importantes

Hace unos 13.700 millones de años, ocurrió el Big Bang. El Big Bang es una explicación de cómo el universo comenzó a partir de un estado infinitamente compacto y, por lo tanto, marca la edad de nuestro universo. El universo se ha expandido desde el Big Bang. Sé que puedes imaginar dos galaxias dentro del universo que se separan a medida que se expande. Eso es fácil de hacer. Pero podemos revertir esto con la misma facilidad e imaginarlos volando uno hacia el otro mientras rebobinamos la animación en su pantalla (vea el video que comienza en 01:11).

Por lo tanto, podemos calcular el tiempo que tardarían estas galaxias en volver a colisionar con el punto de partida. De manera simple, el tiempo ( T ) que les tomaría chocar es igual a la distancia ( d ) dividida por la velocidad ( v ). Entonces podemos modificar esta ecuación usando la ley de Hubble. La ley de Hubble es una relación directa (lineal) entre la velocidad de recesión de una galaxia y su distancia.

Puede ver en la pantalla que la ley de Hubble es donde la velocidad ( v ) es igual a la constante de Hubble ( H ) multiplicada por la distancia ( d ):

Ley de Hubble

El valor promedio de la velocidad de recesión dividido por la distancia es la constante de Hubble .

Por lo tanto, si reemplazamos la velocidad en nuestra ecuación original con la ley de Hubble, obtenemos lo que ves en la pantalla:

Los ds en esta ecuación se cancelan.

Dado que una d en el denominador y el numerador se cancelan entre sí, queda T igual a 1 dividido por la constante de Hubble. Uno dividido por la constante de Hubble se conoce como tiempo de Hubble y es igual a la edad del universo asumiendo que se ha expandido a un ritmo constante desde el Big Bang.

La edad de nuestro universo

Esto significa que T es en realidad el mismo para todas las galaxias. Esto tiene sentido porque en un momento todas las galaxias se comprimieron juntas, si se quiere, en el Big Bang.

Ahora bien, aunque esto varía ligeramente según las estimaciones, el valor constante de Hubble que usaremos para esta lección es 73 km / s / Mpc . Volviendo a nuestra ecuación, T es igual al recíproco de la constante de Hubble. Pero no es tan simple como eso; tenemos que convertir las unidades de tiempo que usamos. Entonces, eche un vistazo a la conversión que usamos en la pantalla para ver lo que estamos haciendo aquí:

Cálculo para conversión

1 Mpc es igual a 3,09 X 10 ^ 19 km y 1 año es igual a 3,156 X 10 ^ 7 segundos. Al enchufar y tragar, puede ver que obtenemos un valor de 13,4 mil millones de años.

Ese número obviamente no concuerda con la cifra de 13,7 mil millones de años que di al principio. Esto se debe a que la constante de Hubble tiene una incertidumbre de aproximadamente el 5% y suponemos que el universo se expande a un ritmo constante, lo que puede no ser cierto. Ajustando todo esto, el valor de la edad del universo se convierte en 13,7 mil millones de años más o menos 0,2 mil millones de años, lo que se acerca bastante a nuestro cálculo muy simple de antes.

Para confirmar aún más este número, los astrónomos han descubierto que las estrellas más antiguas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tienen aproximadamente 13.600 millones de años, más o menos el 10%. Esto verifica aún más nuestro número porque sabemos que la edad del universo tiene que ser al menos tan antigua como las estrellas más antiguas.

Resumen de la lección

Entonces, ahora eres un astrónomo experto que puede calcular algo tan interesante como la edad de nuestro universo. ¡Se estima que esa edad es de unos 13,7 mil millones de años!

Hace unos 13.700 millones de años, ocurrió el Big Bang. El Big Bang es una explicación de cómo el universo comenzó a partir de un estado infinitamente compacto y, por lo tanto, marca la edad de nuestro universo.

Para calcular la edad del universo es necesario conocer y comprender la ley de Hubble , que es una relación directa (lineal) entre la velocidad de recesión de una galaxia y su distancia y el valor promedio de la velocidad de recesión dividido por la distancia, también conocido como la constante de Hubble . Por cierto, hay una lección completa sobre los dos últimos, ¡así que échale un vistazo!

Finalmente, no olvide que nuestras ecuaciones mostraron que uno dividido por la constante de Hubble se conoce como tiempo de Hubble y es igual a la edad del universo, asumiendo que se ha expandido a una tasa constante desde el Big Bang.

Los resultados del aprendizaje

Debería tener la capacidad de hacer lo siguiente después de esta lección:

• Definir el Big Bang
• Describe la ley de Hubble y la constante de Hubble
• Explica cómo se usa el tiempo de Hubble para calcular la edad del universo.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador