Definición de

Expansión del universo

La expansión del universo es un proceso que se desarrolla desde los orígenes del mismo y que implica un incremento progresivo de las distancias entre sus estructuras más grandes (los supercúmulos y los cúmulos de galaxias). Esto supone que el universo se encuentra en movimiento constante, algo que se desprende de diversas ecuaciones y observaciones.

Para comprender la expansión del universo, hay que considerar las características del espacio-tiempo, el modelo que une el espacio y el tiempo en un único objeto continuo. Según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, la totalidad de los sucesos físicos tienen lugar en dicho espacio-tiempo.

Siguiendo con esta línea, se entiende que el espacio y el tiempo no son absolutos. La expansión del universo obedece a que el espacio cambia y crece de acuerdo a una cierta métrica, lo que representa que los cúmulos y los supercúmulos en realidad no se están desplazando o moviendo por sí mismos.

En las últimas décadas, surgieron diversas teorías que sostienen que la expansión universal se está acelerando, una posición aceptada por el consenso científico. De todos modos, dicha aceleración cósmica ha sido puesta en duda por un científico suizo en 2023.

Espectroscopia

La expansión del universo puede observarse a través de la espectroscopia.

Si tienes solo unos segundos, lee estos puntos claves:
  • En 1912, Vesto Slipher descubrió el corrimiento al rojo de las nebulosas, lo que indica que se estaban alejando de nosotros debido a la expansión del universo.
  • Edwin Hubble y Milton Humason establecieron que las galaxias se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia, conocido como la ley de Hubble-Lemaître.
  • La expansión universal no modifica las distancias entre los sistemas cuyos componentes están vinculados por la gravedad, como los átomos en un cuerpo o nuestro planeta al Sol.
  • La teoría del Big Bang sostiene que el espacio, el tiempo y la materia se formaron hace unos 13.800 millones de años a partir de una gran explosión.

Descubrimiento de la expansión del universo

La expansión del universo fue descubierta a partir de los aportes de diversos físicos y astrónomos. En 1912, el estadounidense Vesto Slipher advirtió que las nebulosas que se analizaban por entonces evidenciaban un corrimiento al rojo.

De acuerdo al efecto doppler, el corrimiento al rojo de una radiación electromagnética se produce cuando la fuente emisora se aleja. Por el contrario, el corrimiento al azul se da si el emisor se acerca.

Lo que hizo Slipher fue notar el desplazamiento al rojo de los espectros de las nebulosas. Doce años después, Edwin Hubble estableció que las nebulosas en cuestión eran galaxias (conjuntos de estrellas vinculados por la gravedad).

Hubble y Milton Humason, partiendo de la medición de las distancias entre las galaxias y del cálculo de la velocidad reflejado por los corrimientos al rojo, establecieron que las galaxias se alejan a una velocidad que resulta directamente proporcional a su distancia. Esa relación fue bautizada como ley de Hubble y luego pasó a conocerse como ley de Hubble-Lemaître (por el trabajo del francés George Lemaître). En la formulación matemática de esta ley aparece una constante de proporcionalidad que recibe el nombre de constante de Hubble.

Estos descubrimientos permitieron establecer que los conjuntos de galaxias se alejan unos de otros de manera uniforme, causando lo que se conoce como expansión del universo. También pudo calcularse la tasa de dicha expansión.

Es importante tener en cuenta que la expansión universal no incide en los sistemas cuyos componentes se encuentran vinculados por la gravedad. Por lo tanto, no modifica las distancias que existen entre los átomos de un cuerpo ni entre nuestro planeta y el Sol, por ejemplo. Lo mismo sucede con la distancia entre las galaxias que forman parte de un mismo cúmulo.

Telescopio espacial

El Telescopio Espacial James Webb ayudó a medir la tasa de expansión del universo.

Puede servirte: Espectro electromagnético

El Big Bang

Se denomina Big Bang al instante en el cual se formaron el espacio, el tiempo y la materia. Puede señalarse que el Big Bang fue una especie de enorme explosión que hizo posible la aparición de la energía, la materia y la antimateria del universo hace unos 13.800 millones de años.

Con el Big Bang, se pasó de un estado de vacío cuántico de gran inestabilidad a una fase inflacionaria. La teoría de la inflación cósmica manifiesta que dicha instancia se dio en un periodo de tiempo muy breve y generó una expansión rapidísima del universo, que luego fue frenándose hasta que volvió a acelerarse.

Se estima que pasaron más de 300.000 años entre el tiempo de Planck (el lapso temporal más breve que puede medirse) hasta que la temperatura del universo disminuyó lo suficiente y se alcanzó la estabilidad de los átomos.

Fue Alexei Friedmann quien, teniendo en cuenta las condiciones primigenias del universo y partiendo de ecuaciones planteadas por Einstein, sostuvo que el universo se encuentra en una expansión constante. Hoy sus descripciones son mencionadas como ecuaciones de Friedmann.

Muerte térmica

Si la expansión del universo es indefinida, la mayoría de los científicos sostienen que en un momento se llegará al big freeze (la muerte térmica).

Ver también: Masa

La aceleración de la expansión del universo

A fines de la década de 1990 se descubrió, a partir del cálculo de las distancias entre los objetos más alejados, que la tasa de expansión del universo dejó de frenarse en un momento de la historia y volvió a acelerarse. Esto pudo corroborarse mediante estallidos de rayos gamma y otros recursos.

Ese cambio de la desaceleración cósmica a la aceleración se suele atribuir al inicio del dominio en la composición universal de la energía oscura. Este componente, propuesto a nivel teórico, tendría una presión altamente negativa.

Partiendo de esta consideración, y entendiendo que el universo es un sistema macroscópico que tiende a un estado equilibrio al estar sometido a las leyes de la termodinámica, se explica el por qué de la aceleración de la expansión.

En 2023, sin embargo, el físico suizo Lucas Lombriser puso en duda no solo la aceleración, sino incluso la expansión del universo. Para Lombriser, no es posible basarse en nuevas fuerzas físicas o partículas que sirvan como justificación de la expansión y la aceleración. De acuerdo a interpretaciones matemáticas, este científico sostiene que el universo es estático y que la supuesta expansión es, en realidad, una evolución de la masa de las partículas.

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Cómo citar este artículo Publicado por Julián Pérez Porto. Actualizado el 24 de enero de 2024. Expansión del universo - Qué es, definición y concepto. Disponible en https://definicion.de/expansion-del-universo/
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