domingo, 8 de noviembre de 2009

¿Que forma tiene el universo?

¿Será esférico como un balón, como una silla de montar ó es plano como una hoja? Esta es una pregunta que sigue abierta y no ha sido completamente resuelta para la forma total del universo por una razón: No sabemos si estamos viendo todo el universo, por lo que los astrónomos se han conformado por el momento con estudiar la forma del universo observable, el cual mide de lado a lado unos 93x109 años-luz, esto puede parecer raro, dado que el universo solo tiene una edad cercana a los 14x109 años y esperariamos que la luz que recibimos de todas partes del universo no sobrepasara la edad de esa última cifra, pero la expansión del universo se acelera conforme pasa el tiempo debido a la influencia de energía oscura.

La concentración de materia en el universo puede afectar su la velocidad de la expansión en determinadas regiones por lo tanto también su afecta su forma y recordemos que la cosmología es expresada mediante soluciones a las ecuaciones de Einstein sobre relatividad, en la cual la masa deforma el espacio-tiempo por lo que la geometría de un lugar esta relacionado con la distribución de masa y energía en esa misma región, por ejemplo una estrella como nuestro sol, deforma el espacio-tiempo mucho más fuerte que la tierra.

Como no tenemos una idea si el universo observable es todo lo que es ó si el universo observable es menor que el universo "total" los intentos por explicar su forma se han hecho tomando en cuenta solo el universo "local" u observable, en el cual la materia parece estar uniformemente distribuida (recordemos que estamos viendo un universo con un diámetro alrededor de 93,000 millones de años-luz) por lo que deberíamos poder calcular proximadamente la densidad del universo, la cual determina la curvatura, la geometría y por ende la "forma" del universo.

A alguien se le ocurrió usar la letra griega Omega (Ω) para representar el parámetro de densidad (¿Con que se come?), esto es el cociente de la densidad promedio del universo (observable) entre la densidad de energía crítica y seguro querrán saber:

¿Que es la densidad de energía crítica?
Es la densidad de energía necesaria para que el universo no tenga curvatura y sea plano, esto es que Ω=1.

Si Ω>1 el universo tiene una curva positiva, como una esfera.

Si Ω<1 el universo entonces tiene una curva negativa, como una silla de montar.


¿Cuales son las consecuencias ó el significado de los valores para Ω?

Bueno, para Ω=1 no cambia mucho la cosa respecto a la realidad que percibimos, la geometría euclidiana con la que estamos familiarizados es verdadera, esto es las líneas paraleas no se cruzan, los ángulos internos de un triángulo suman 180o, etcétera.

En el caso de Ω>1 la geometría que predomina a gran escala es la geometría elíptica, como en la geometría hiperbólica, las "rectas" son distintas a las de la geometría plana (Euclidiana), en este caso el valor de π disminuye, la suma interna de los ángulos internos de un triángulo suman más de 180o, la distancia más corta entre dos puntos no es una línea recta, sino una geodésica y de un punto externo a una recta no pasa ninguna recta paralela a la primera.

Con Ω<1> en esta forma predomina la geometría hiperbólica, El valor de π se hace más grande, la suma de los ángulos internos de un triángulo suman menos de 180o, por un punto externo a una recta pasan al menos dos rectas paralelas e incluso, hay triángulos en los que sus 3 ángulos son 0o.

Las mediciones que realizó el WMAP arrojaron el dato de que la curvatura del universo observable es cero, con un margen de error de 2%, pero aún queda la duda de si el universo es abierto ó cerrado, si es abierto entonces podría crecer indefinidamente pero si es cerrado podrían ocurrir cosas curiosas como por ejemplo, zarpar al espacio en una dirección y volver al punto de partida por el lado opuesto de donde salió e incluso podrías volver con una simetría distinta con la que partiste, por ejemplo podrías salir de la tierra en una nave espacial, darle "la vuelta" al universo y cuando regresaras a la tierra, encontrarias que tu corazón está del lado derecho y no al izquierdo.

Como vemos, la geometría del universo afecta mucho como se mueven y incluso la forma de los cuerpos, por lo que el destino final del universo también depende de su forma, en el caso de que su curvatura fuera cero ó negativa el universo podría seguir creciendo para siempre y si la curvatura es positiva entonces algún día le dará marcha atrás a su expansión y se contraerá; pero como mencionamos el principio, esto nos queda desconocido por que aún no comprendemos totalmente como la energía oscura y la masa afectan al universo , de hecho la expansión acelerada no sé puede explicar solo mediante su geometría, por lo que aún hay muchas preguntas abiertas sobre cuales a la mejor nos toque algún día alcanzar a dislumbrar sus respuestas.

1 comentario:

KaryTanis dijo...

Jojo, me recordó a la conferencia de cosmología. Muy buena info.