TL;DR:
- El radio del universo observable ronda los 46,000 millones de años luz, lo que da un diámetro de 92,000 a 93,000 millones pese a que el cosmos tiene 13,800 millones de años.
- La expansión puede superar la velocidad de la luz porque la relatividad especial limita el movimiento local, no el crecimiento de la distancia entre regiones remotas.
- Lo que se emita hoy más allá de los 17,000 millones de años luz nunca nos alcanzará, y en unos 100,000 millones de años solo quedará visible el Grupo Local.
El universo observable mide unos 93,000 millones de años luz de lado a lado y tiene apenas 13,800 millones de años. La aritmética parece imposible y no lo es: la luz más antigua que nos llega viajó por un espacio que no dejó de estirarse mientras ella avanzaba. Dos textos publicados este mes, uno del astrofísico Paul Sutter en Universe Today (reproducido por SciTechDaily el 20 de julio y por ScienceDaily el 25) y otro del equipo editorial de Space Daily, desmontan el falso acertijo con el mismo argumento. Nada se movió más rápido que la luz. Lo que creció fue la distancia entre los extremos.
El horizonte de partículas no es el borde del universo
En el modelo cosmológico estándar, el radio de la burbuja que podemos ver ronda los 46,000 millones de años luz, lo que deja un diámetro cercano a 92,000 o 93,000 millones. La astrofísica de la NASA Amber Straughn usa la cifra de unos 92,000 millones cuando explica el tema al público. El 93,000 que circula sale del mismo cálculo con otro redondeo y otros parámetros. Sutter, por su parte, redondea el horizonte a unos 45,000 millones.
Esa distancia entre versiones no es un desacuerdo de fondo. Es el margen que dejan los parámetros cosmológicos que entran al cálculo: cambia la tasa de expansión o la proporción de materia y energía oscura, y el resultado se mueve.
El límite tiene nombre técnico, horizonte de partículas, y marca hasta dónde han alcanzado a llegarnos las señales, no dónde termina el cosmos. Está centrado en el observador. Un astrónomo de una galaxia lejana tendría su propia burbuja, del mismo tamaño y con otro centro, y ninguno de los dos ocuparía un lugar privilegiado. El universo completo puede extenderse mucho más allá e incluso ser espacialmente infinito. Las observaciones actuales no lo resuelven.
Por qué la expansión le gana a la luz sin romper a Einstein
La relatividad especial prohíbe que la materia o la información rebasen la velocidad de la luz al pasar junto a un observador. No dice lo mismo sobre la rapidez con la que puede crecer la distancia entre dos regiones remotas que ya no están ligadas gravitacionalmente. Una galaxia que se aleja por expansión no encendió motores: cambió la métrica con la que se mide la separación.
Tamara Davis y Charles Lineweaver pusieron esto por escrito en un análisis revisado por pares, Expanding Confusion, donde muestran que la cosmología estándar permite observar galaxias cuya velocidad de recesión ya superó la de la luz. Eso no habilita ningún atajo para mandar una señal.
El punto donde una galaxia empieza a alejarse más rápido que la luz se llama distancia de Hubble y queda alrededor de 13,770 millones de años luz, según el cálculo de Sutter. Seguimos viendo objetos más lejanos porque la luz que hoy nos llega salió cuando esas galaxias estaban mucho más cerca.
La segunda frontera: lo que salga hoy desde más allá de 17,000 millones de años luz jamás llegará
Existe otro límite, distinto del anterior y distinto también del horizonte de un agujero negro. Es el horizonte de sucesos cosmológico y hoy está a unos 17,000 millones de años luz. Cualquier fotón que salga en este momento desde más allá de esa frontera nunca nos alcanzará, sin importar cuánto esperemos.
La aceleración que se atribuye a la energía oscura vuelve el panorama más severo. Ese horizonte seguirá creciendo hasta estabilizarse cerca de los 60,000 millones de años luz, y ni siquiera dentro de esa distancia se verá todo: la luz de las galaxias más remotas quedará estirada hasta longitudes de onda inservibles. Dentro de unos 100,000 millones de años, todo lo que quede fuera del Grupo Local habrá desaparecido del cielo. Para siempre.
La edad tampoco sale de un reloj
Los 13,800 millones de años no se cronometraron. Se deducen ajustando un modelo cosmológico a las observaciones. El análisis final de Planck encontró que un modelo Lambda-CDM plano de seis parámetros seguía describiendo bien el fondo cósmico de microondas, con una constante de Hubble de 67.4 ± 0.5 km/s/Mpc y una densidad de materia de 0.315 ± 0.007.
La luz más vieja que podemos ver es ese mismo fondo, emitido unos 380,000 años después del Big Bang, cuando el plasma se volvió transparente y los fotones quedaron libres, según la NASA. La misma agencia fecha la emisión en unos 375,000 años en su resumen de la misión WMAP, una diferencia de modelado más que de fondo.
Un caso reciente aterriza la distinción. La NASA reportó que la galaxia MoM-z14, confirmada por el James Webb, tiene luz que viajó unos 13,500 millones de años y llegó con un corrimiento al rojo de 14.44. Eso no significa que hoy esté a 13,500 millones de años luz de nosotros.
Alejandro Castillo Leone
Preguntas rápidas sobre el universo observable
¿Qué tan grande es el universo observable?
Unos 46,000 millones de años luz de radio en el modelo cosmológico estándar, es decir, un diámetro de 92,000 a 93,000 millones. La NASA maneja la cifra de unos 92,000 millones para el público. Es una estimación dependiente del modelo, no la medición de un borde físico.
¿La expansión del universo rompe la velocidad de la luz?
No. La relatividad especial limita el movimiento local de materia e información, no la velocidad a la que crece la distancia entre regiones remotas. Tamara Davis y Charles Lineweaver mostraron en su análisis Expanding Confusion que observar galaxias con recesión superior a la luz es compatible con la teoría.
¿Qué es el horizonte de sucesos cosmológico?
Es la frontera desde la cual la luz emitida hoy nunca nos alcanzará. Está a unos 17,000 millones de años luz y, con la expansión acelerada, se estabilizará cerca de los 60,000 millones, según el cálculo que divulgó Paul Sutter en Universe Today.
El número grande no mide un muro. Mide hasta dónde ha alcanzado a llegarnos la información en un espacio que creció durante todo el viaje, y viene con la letra chica de los parámetros usados para calcularlo. El pleito abierto sobre la constante de Hubble, con el universo temprano insistiendo en 67 y las mediciones locales en 73, es justo la razón por la que estas cifras se publican redondeadas y no como una medida de cinta métrica.
