Tres modelos del universo: plano, abierto y cerrado

La forma del universo

Probablemente ya haya aprendido, o escuchado en uno de los muchos programas de televisión, que después de que ocurrió el Big Bang, el universo se expandió. Pero, ¿qué forma tomó? ¿Se dilató como un globo en una esfera? ¿Quizás simplemente se extendió en una hoja plana? ¿Quizás tomó la forma de una silla de montar? Esta lección repasará tres modelos principales del universo, cuál se cree que es correcto y por qué.

Los tres modelos del universo

Un modelo del universo, que fue considerado por muchos en el siglo XX, se conoce como universo cerrado . El universo cerrado es un universo donde el espacio-tiempo se curva hacia atrás sobre sí mismo, uno que tiene un tamaño finito pero sin centro ni borde. Se dice que tiene una curvatura positiva.

Entonces, este modelo es como una naranja. Es esférico y claramente se curva. Pero como una naranja, tiene un volumen finito. Sin embargo, debido a que se curva hacia atrás sobre sí mismo, no puede haber borde ni centro. Este último punto puede resultar difícil de comprender. Probablemente estés pensando: una naranja tiene un centro, ¿cómo no podría este modelo?

Para ayudarlo a comprender este concepto, debe imaginar que en realidad es un ser bidimensional que camina sobre la superficie de una forma esférica cerrada, como la tierra, la luna o incluso nuestra naranja. Debido a que eres bidimensional, no conoces un alza o una baja. Solo puede ir hacia la izquierda, la derecha, hacia adelante y hacia atrás.

Si caminaras por la superficie de la luna de esta manera, eventualmente cubrirías la luna con huellas y te darías cuenta de que vives en un universo finito, ¡ya que has estado en todas partes! Sin embargo, precisamente porque has caminado por todas partes sin encontrar un final, no has encontrado ningún borde para el universo. Sin un borde, tampoco puedes encontrarle un centro. El modelo cerrado del universo predice que el universo en expansión comenzará a contraer materia nuevamente en un estado de Big Bang, algo llamado el ‘Big Crunch’.

Otro modelo del universo se conoce como universo abierto . Este es un modelo de un universo infinito que involucra espacio-tiempo curvo, que no se curva sobre sí mismo. Se dice que tiene una curvatura negativa. Como se ve a continuación, parece una especie de silla de montar:

Modelo de universo abierto

Un modelo de espacio-tiempo infinito y sin curvas del universo se llama universo plano . Se ve como uno que tiene curvatura cero. No es sorprendente que el universo plano parezca una hoja plana, ya que el espacio-tiempo no es curvo. Tanto el modelo plano como el abierto del universo se consideran infinitos, sin centro ni borde, y son unos que se expanden para siempre.

¿Qué modelo es el correcto?

La mayor pista sobre la forma real de nuestro universo vino gracias a la comprensión de la densidad crítica , la densidad promedio de materia y energía que se necesita para hacer que el espacio sea plano, en lugar de curvo. Es igual a aproximadamente seis átomos de hidrógeno por metro cúbico.

Realmente simplemente resumido:

• Si la densidad promedio del universo es mayor que la densidad crítica, entonces el universo se curvará sobre sí mismo y dará como resultado un universo cerrado.
• Si la densidad promedio del universo es menor que la densidad crítica, esto resultará en un universo abierto.
• Si la densidad media del universo es igual a la densidad crítica, resultará un universo plano.

Las teorías más aceptadas por los astrónomos predicen que la densidad de nuestro universo está muy cerca de la densidad crítica. Esto significa que la curvatura del universo es muy cercana a cero y, por lo tanto, nuestro universo es casi o completamente plano.

Solo como nota al margen de despedida aquí, hay un subtipo del modelo cerrado del universo llamado modelo oscilante que establece que después del Big Crunch, ocurrirá otro Big Bang y un nuevo universo llegará a ser de la misma materia que antes, y este tipo de ciclo continuará para siempre.

Resumen de la lección

Sin embargo, nuestra lección repasó los tres modelos principales del universo.

• El universo cerrado , que es un universo donde el espacio-tiempo se curva hacia atrás sobre sí mismo, uno que tiene un tamaño finito pero sin centro ni borde.
• El universo abierto , que es un modelo de un universo infinito que implica un espacio-tiempo curvo, que no se curva sobre sí mismo.
• El universo plano , que es un modelo de espacio-tiempo infinito y sin curvas del universo.

Tanto el modelo plano como el abierto del universo se consideran infinitos, sin centro ni borde, y son unos que se expanden para siempre.

La pista principal para comprender qué modelo es el correcto es la densidad crítica , la densidad promedio de materia y energía que se necesita para hacer que el espacio sea plano, en lugar de curvo. Las teorías actuales predicen que la densidad promedio del universo está cerca de la densidad crítica, lo que significa que nuestro universo probablemente sea plano.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, tendrá la capacidad de:

• Describe los tres modelos principales del universo.
• Explicar cómo la densidad crítica se relaciona con la forma del universo.
• Identificar qué modelo es más probablemente correcto

Rodrigo Ricardo Editor y fundador