Probablemente, sea la pregunta más frecuente: ¿cómo podemos ver estrellas y galaxias que están a decenas de miles de millones de años luz de nosotros? Al fin y al cabo, debido a la velocidad de la luz, la luz de las estrellas solo puede haber viajado 13 800 millones de años luz desde el Big Bang. La explicación reside en la expansión del universo.
Gracias al telescopio espacial James Webb, podemos ver más lejos en el universo que nunca. Con este telescopio, los astrónomos ya han encontrado varias galaxias que compiten por el récord del “objeto más lejano jamás visto”. Esas galaxias se encuentran a más de 30 000 millones de años luz de la Tierra.
Además, los astrónomos han encontrado recientemente restos de las primeras estrellas del universo. Se encuentran a casi 25 000 millones de años luz. Y el año pasado se encontró la estrella individual más lejana de la historia, a más de 27 000 millones de años luz.
El universo solo existe desde hace 13 800 millones de años. Esto lleva a muchos a preguntarse: ¿cómo podemos ver la luz de objetos situados a más de 13 800 millones de años luz?
Esta pregunta se deriva del hecho de que nada puede moverse más rápido que la luz, uno de los pilares de la teoría de la relatividad de Einstein. Pero hay algo que no tiene por qué atenerse a esta velocidad máxima cósmica, y eso explica las observaciones extremadamente distantes.
Retroceder en el tiempo
Cuanto más nos adentramos en el universo, más retrocedemos en el tiempo. Por ejemplo, Próxima Centauri, la segunda estrella más cercana después del Sol, está a 4,2 años luz de nosotros. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año. Por tanto, la luz de Próxima Centauri tarda 4,2 años en llegar a la Tierra. En consecuencia, puedes ver esta estrella tal y como era hace más de cuatro años.
Las primeras estrellas y galaxias se formaron unos cientos de millones de años después del Big Bang, es decir, hace unos 13 500 millones de años. Por tanto, ni siquiera la luz estelar más antigua puede haber viajado más de 13 500 millones de años luz. Sin embargo, vemos objetos que están a más del doble de distancia. ¿Cómo es posible?
Como en un pan con pasas
La explicación está en la expansión del universo. Desde el Big Bang, el universo se expande rápidamente. Como consecuencia, todo se aleja. Las galaxias que ahora están a 30 000 millones de años luz de la Tierra solían estar mucho más cerca. Por lo tanto, la luz de esas galaxias no tenía que viajar 30 000 millones de años luz para llegar hasta aquí.
Se puede pensar en el universo como un pan con pasas en el horno. El pan es el espacio, las pasas son las galaxias. A medida que el pan sube, las pasas se separan cada vez más.
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| Se puede pensar en el universo como un pan de pasas que sube, donde el pan es el espacio y las pasas son las galaxias. Imagen: Pixabay/guanabarino |
Supongamos que una hormiga (muy resistente al calor del horno) se arrastra de una grosella a otra. Cuando sale, las grosellas están a un centímetro de distancia. Mientras tanto, como la subida del pan separa las grosellas, la hormiga tiene que recorrer 2 centímetros para llegar a la otra grosella. Una vez allí, las grosellas están separadas 3 centímetros.
La hormiga viene entonces de una grosella situada a 3 centímetros, pero solo ha recorrido 2 centímetros. Del mismo modo, las galaxias más lejanas que vemos están a más de 30 000 millones de años luz, pero su luz solo ha recorrido 13 500 millones de años luz en su camino hacia la Tierra.
Universo observable
Gracias a la expansión, en teoría podemos mirar aún más lejos en el universo. La distancia máxima que puede haber recorrido un rayo de luz u otra señal desde el big bang es de unos 46 500 millones de años luz. En este contexto, los astrónomos también se refieren a él como el “universo observable”. Se trata de la parte del universo que podemos medir directamente. Es una región esférica con un diámetro de 93 000 millones de años luz. Lo bueno de este universo: la tierra se encuentra exactamente en el centro.
Ilusión de movimiento
Pero esto no es todo. Cuanto más alejados están dos objetos, más se alejan debido a la expansión del espacio. Si la distancia entre ellos es muy grande (más de unos 14 000 millones de años luz), se alejan entre sí incluso más rápido que la luz. ¿No viola eso la teoría de la relatividad de Einstein?
No, porque cosmológicamente hablando, esos objetos ni siquiera se mueven. Es el espacio entre ellos el que crea la ilusión de movimiento al expandirse. Así, dos galaxias muy separadas parecen alejarse una de otra a una velocidad superior a la de la luz, pero en realidad no hacen nada, como las pasas de Corinto en el pan.
Lo único más rápido que la luz es la expansión del universo. Pero Einstein no tiene ningún problema con eso. La teoría de la relatividad no impone restricciones a la velocidad a la que crece el espacio, solo a la velocidad de los objetos dentro de ese espacio.
Así que la “excepción” a la regla de la velocidad de la luz es el propio universo. Este puede crecer despreocupadamente sin atenerse al límite de velocidad cósmica.