El universo observable contra todo el universo

Ver más allá del horizonte

Si tuvieras que salir ahora mismo, solo podrías ver hasta ahora horizontalmente. Con el tiempo, tus ojos llegarían al horizonte y no podrías ver mucho más allá de eso. Sin embargo, sabes que hay vida más allá del horizonte. Hay más en este planeta de lo que puedes ver.

Además, desde su punto de vista, parece que está en el centro del planeta cuando mira 360 grados a su alrededor, pero sabe que ese no es realmente el caso. Desde cualquier punto de vista de la Tierra, se verá así.

De la misma manera, solo podemos ver partes de todo el universo, que probablemente tenga un tamaño infinito, pero aquí en la Tierra solo vemos hasta nuestro horizonte de luz cósmica y no más allá. Como resultado, puede parecer que estamos en el centro del universo, pero eso es simplemente una ilusión porque no podemos ver todo el universo. La luz, que viaja a una velocidad rápida pero finita, simplemente no nos ha llegado desde partes más distantes de todo el universo.

Por lo tanto, existe una gran diferencia entre el universo entero y el universo observable.

El Universo Observable

El universo observable es la parte del universo que podemos ver desde nuestra ubicación en el espacio. Es tan sencillo como eso. Se relaciona con el concepto de la paradoja de Olbers que se trata en otra lección. La paradoja de Olbers son los contrastes chocantes de la teoría y la observación de por qué el cielo nocturno debería o no estar oscuro. Allí habrías aprendido que la teoría en un momento habría implicado que todo el cielo debería ser tan brillante como el sol por la noche, pero ese no es el caso porque el universo tiene una edad finita de aproximadamente 13.700 millones de años y se está expandiendo.

Atemos entonces la edad finita del universo y la noción de un universo en expansión con el concepto del universo observable. Si nuestro universo tiene aproximadamente 13.700 millones de años, entonces los objetos celestes más distantes que posiblemente podamos ver son aquellos cuya luz ha viajado 13.700 millones de años para llegar a la Tierra. Sin embargo, debido a que el universo se está expandiendo, esos objetos celestes están en realidad a más de 13,7 mil millones de años luz de distancia mientras hablamos.

Además, solo podemos ver la parte del universo que está centrada alrededor de nuestra Tierra en una esfera imaginaria gigantesca, con luz entrando desde todas las direcciones. Dicho de otra manera, la parte del universo que podemos ver está únicamente dentro de nuestro horizonte de luz cósmica. No podemos ver nada más allá de este horizonte porque la luz no ha llegado a la Tierra desde más allá del horizonte de luz cósmica, ya que el tiempo requerido para esto sería mayor que la edad actual del universo. Con el tiempo, llegará más luz de lugares más remotos a la Tierra y aumentará el tamaño de nuestro universo observable. Todo eso ayuda a explicar parcialmente la oscuridad de nuestro cielo nocturno.

Redshift cosmológico

La noción del universo en expansión también ayuda a explicar por qué nuestro cielo nocturno es oscuro y cómo esto se relaciona con el universo observable. Para este fin, hay algo que me gustaría que supieras: se llama corrimiento al rojo , un proceso en el que la longitud de onda de un fotón se alarga y su energía disminuye.

Para ayudarte a visualizar esto, puedes dibujar una ola en una banda elástica. A medida que estira la banda elástica, a medida que el universo se expande, la longitud de onda se hará más larga o más estirada; eso es corrimiento al rojo cosmológico para ti. Es un proceso en el que se produce un corrimiento al rojo como resultado de la expansión del espacio en oposición al movimiento de un objeto a través del espacio, que es un corrimiento Doppler.

Cuanto más lejos está una galaxia de la Tierra, mayor es su desplazamiento al rojo. Esto significa que un gran corrimiento al rojo hace que la luz proveniente de una galaxia distante lleve muy poca energía. Por lo tanto, una galaxia en el horizonte de luz cósmica, justo en el borde mismo de nuestro universo observable, tiene un corrimiento al rojo casi infinito. Eso significa que la luz que obtenemos de esa galaxia lejana casi no transporta energía y, como resultado, apenas podemos ver esas galaxias usando el espectro de luz visible.

Por lo tanto, aunque puede haber muchas galaxias lejos de la Tierra, galaxias que brillan muy intensamente si estás cerca de ellas, están demasiado lejos de nosotros para iluminar el cielo nocturno de manera significativa.

Nuestro Horizonte de Luz Cósmica

Hay un último punto importante al que quiero llegar antes de terminar esta lección. Nuestro horizonte de luz cósmica es el círculo discontinuo imaginario en la imagen de abajo.

El horizonte de luz cósmica

Podría pensar que el radio del círculo imaginario centrado en la Tierra creado por este horizonte es de 13,7 mil millones de años luz. El problema es que el universo se ha estado expandiendo desde que ocurrió el Big Bang hace 13.700 millones de años, como dije antes. Esto significa que el horizonte de luz cósmica tiene un radio actual de aproximadamente 47 mil millones de años luz.

Resumen de la lección

El universo observable es la parte del universo que podemos ver desde nuestra ubicación en el espacio. Se relaciona con el concepto de la paradoja de Olbers que se trata en otra lección. La paradoja de Olbers es el contraste entre la teoría y la observación de por qué el cielo nocturno debería o no estar oscuro.

En esencia, esta lección debería haberle enseñado que la luz solo ha tenido 13,7 mil millones de años para viajar a nosotros. Por lo tanto, solo podemos ver hasta cierto punto el universo.

Además, el universo se ha expandido desde el Big Bang. Las galaxias más alejadas de nosotros tienen un gran corrimiento al rojo , un proceso en el que la longitud de onda de un fotón se alarga y su energía disminuye. Más específicamente para nuestra lección, el desplazamiento al rojo cosmológico es un proceso en el que se produce un desplazamiento al rojo como resultado de la expansión del espacio.

Un corrimiento al rojo tan grande disminuye el brillo de la luz proveniente de una galaxia muy distante, lo que explica parcialmente por qué a pesar de muchas galaxias y estrellas en nuestro universo, el cielo nocturno está oscuro.

Los resultados del aprendizaje

Cuando termine esta lección, debería poder:

• Describir el universo observable y cómo está vinculado a la paradoja de Olbers.
• Explicar el desplazamiento al rojo y el desplazamiento al rojo cosmológico.
• Discutir por qué el cielo nocturno está oscuro a pesar de la abundancia de luz cosmológica