El Universo Observable

El Universo Observable



El universo observable, de arriba hacia abajo (en escala logarítmica).

Los tamaños no están a escala, pero las alturas por encima de la superficie de la Tierra son exactas a escala logarítmica (esto es, cada paso hacia arriba es el doble de altura).
La viñeta esta fenomenal, un 10 para el autor.

Voy a intentar comprender este concepto, que no tengo claro del todo…por lo que he podido entender el Universo observable está compuesto por todos los objetos que podemos observar a día de hoy desde la tierra o fuera de ella valiéndonos de telescopios como el Hubble, (Galaxias, planetas, cometas, etc…) captando la luz u otras señales de estos objetos, debido a que su señal ha tenido tiempo para llegar hasta nosotros desde el comienzo del universo con el Big Bang.

Según la teoría de la relatividad de Einstein, el universo no es infinito, ya que la velocidad de la luz no lo es, por ello el universo se cierra sobre sí mismo en un ámbito de cuatro dimensiones, longitud, profundidad, altura, y TIEMPO, es difícil de comprender, nuestro cerebro está diseñado para percibir las 3 primeras dimensiones, hay que hacer un esfuerzo.
El universo no está limitado, no tiene vallas, a pesar de lo cual tiene un volumen finito. Sucede que un rayo luminoso, que parte en línea recta de un punto del cosmos, puede volver al lugar de procedencia como el navegante que efectúa un viaje alrededor del mundo solo que ahora sería alrededor del Universo.

Se sabe que la edad del universo es de unos 13,7 millones de años, (*) al final del artículo explico cómo se ha sacado este dato, pero debido a la expansión del espacio, los objetos que observamos ahora están considerablemente más lejos que si hiciésemos el cálculo de de la distancia correspondiente a multiplicar el tiempo de 13,7 millones de años por la velocidad de la luz para sacar los años luz, es decir la distancia recorrida.

13,7 x 10^6 años x 300.000 m/s x 3153600 s/años = 1,29x1023 m

Como 1 año luz son 9,46x10^12, entonces serían 13700 millones de años luz.

Nuestra comprensión del "tejido del Universo" implica que el espacio, el tiempo y la distancia no son absolutos, sino que se obtienen a partir de una métrica que puede cambiar. En la métrica de expansión del espacio, más que objetos en un espacio fijo alejándose hacia el vacío, es el espacio que contiene los objetos el que está cambiando propiamente dicho. Es como si los objetos no se mueven por sí mismos, el espacio está "creciendo" de alguna manera entre ellos.

Debido a que es la métrica que define la distancia que está cambiando más que los objetos moviéndose en el espacio, esta expansión (y el movimiento resultante son objetos alejándose) no está acotado por la velocidad de la luz que resulta de la relatividad especial.

El borde del universo observable está situado a unos 46,5 millones de años luz de distancia, que sería el radio del universo observable.



En la imagen vemos una porción del universo observable en la mayor parte de su historia. Se observa cómo un rayo de luz (línea roja) puede viajar una distancia efectiva de 28 mil millones de años luz (DISTANCIA) (línea naranja) en sólo 13 millones de años de TIEMPO COSMOLÓGICO.

(*)La ley de Hubble es una ley de cosmología física que establece que el corrimiento al rojo de una Galaxia es proporcional a la distancia a la que ésta se encuentra.
Cuando se habla de corrimiento al rojo, se refiere al fenómeno que ocurre normalmente con la luz visible, que se emite o refleja desde un objeto, que es desplazada hacia el rojo al final del espectro electromagnético.

Este fenómeno puede ocurrir por diversas causas:

• Cuando una fuente de luz se aleja de un observador, correspondiéndose a un desplazamiento Doppler.
  
• Debido a la expansión métrica del espacio, que explica la observación de los corrimientos al rojo espectrales de Galaxias distantes, quasars y nubes gaseosas intergalácticas se incrementan proporcionalmente con su distancia al observador. Este mecanismo es una característica clave del modelo del Big Bang de la cosmología física.
  
• El corrimiento al rojo gravitacional (también conocido como efecto Einstein), ocurre como resultado de la dilatación del tiempo que ocurre cerca de objetos masivos, de acuerdo con la relatividad general.

Existen otros muchos mecanismos con descripciones físicas y matemáticas muy diferentes que pueden conducir a un desplazamiento en la frecuencia de radiación electromagnética y cuyas acciones pueden ocasionalmente ser conocidas como "desplazamiento al rojo", incluyendo la dispersión y efectos ópticos, pero estos 3 son los que nos interesan para comprender como se ha obtenido la edad del universo.

De forma simplificada, la edad del Universo puede determinarse midiendo la constante de Hubble actual (midiendo el corrimiento al rojo) y extrapolando hacia atrás en el tiempo.
La mayor exactitud en la medida de la constante de Hubble ha sido de 71±4 (km/s)/Mpc, por el WMAP (sonda de la Nasa) en 2003, de acuerdo con estos valores, el Universo tiene una edad próxima a los 14.000 millones de años.

Fuente:

Base 10 – Astronomía
XKCD´s
Wikipedia – Ley de Hubble
Wikipedia - Corrimiento al Rojo
Wikipedia – Métricas de expansión del espacio

La verdad es que no he llegado a entender por qué el universo observable es tal cuál es. Prácticamente conocía de manera divulgativa el efecto Doppler, corrimiento al rojo, etc, pero no llego a entender de manera completa por qué el radio del universo observable es cómo es.

Sólo dos apreciaciones al artículo:

a) Que el universo seá una esfera, un toro, o algo que permita, como tú dices, que un objeto siempre moviendose en una misma dirección pueda dar la vuelta (como el que le da la vuelta a la tierra) y acabar en el mismo punto, es un hipótesis. Hay gente que opina que es plano, que es curvo pero no cerrado, etc. Todo dependerá de futuras mediciones en la masa del universo, materia oscura, etc.

b) No es tan dificil asumir que el universo tenga 4 dimensiones si cambiamos el concepto de dimensión. Si se cambia la noción imposible de definir que todos tenemos en la cabeza de dimensión, intentaremos imaginarnos al tiempo como una dimensión espacial, como una "dirección" nueva de movimiento. Pero si cambiamos la noción de dimensión, y lo cambiamos por el significado científico que realmente tiene el concepto de dimensión, todo resulta más sencillo. El significado más preciso de dimensión es el que le acuña el sentido de coordenada, es decir, de una nueva medida. Así, el universo tiene cuatro dimensiones porque para especificar exactamente cualquier evento necesitas cuatro coordenadas (respecto a un punto-origen cualquiera O): alejamiento en longitud respecto a O, alejamiento en altura respecto a O, alejamiento en profundidad respecto a O, y alejamiento temporal respecto a O (cantidad de tiempo pasada desde O). Punto. La labor de Einstein fué decir que las tres coordenadas espaciales y la coordenada temporal forman un tejido, y están intrinsecamente unidos de alguna forma. Luego, cada objeto tiene una "flecha" del tiempo, que indica en qué dirección temporal se mueve (al pasado o al futuro), pero da la fortuita casualidad de que todos los puntos del universo tienen dicha flecha de tiempo apuntando en una misma dirección: la dirección temporal que nosotros entendemos por futuro. Más o menos ése es el concepto.

Este link que acabo de encontrar puede ayudar un poco:


Saludos.
Peregring_Lok0ooo0.

Hola Pere, yo poco a poco lo voy teniendo más claro..a ver:

EL Universo observable está compuesto por todos los objetos que podemos observar a día de hoy desde la tierra o fuera de ella valiéndonos de telescopios como el Hubble, (Galaxias, planetas, cometas, etc…) captando la luz u otras señales de estos objetos, debido a que su señal ha tenido tiempo para llegar hasta nosotros desde el comienzo del universo con el Big Bang, ya que es imposible que recibamos señales que lleven viajando más tiempo que la edad del universo.

Sabemos por la teoría de la relatividad que en el universo en expansión a medida que aumenta el tiempo, crece el espacio entre los objetos que lo forman, (el ejemplo sería el de inflado de un globo, si en el marcamos dos puntos a medida que lo inflamos con el tiempo, el espacio entre las marcas se incrementa).

Tambien mediante la Ley de Hubble y las medidas de las últimas sondas de la Nasa del corrimiento al rojo de galaxias lejanas, la edad aproximada del universo, estimada en unos 14.000 millones de años, por lo tanto no podemos observar objetos que superen esa medida temporal.

El punto más importante: los 14.000 millones de años es TIEMPO, si queremos saber la distancia de nuestro universo obserbable hay que tener encuenta la expansión del universo que no está acotado por la velocidad de la luz que resulta de la relatividad especial, es por este motivo que el radio del universo observable es mayor que los 14.000 millones de años luz que se podría pensar en un principio, están aún más lejos ya que no se mueven los objetos sino que crece el espacio "curvo" entre ellos, y se estima que el diámetro del universo observable es de unos 93.000 millones de años luz.

Como sacan esta cifra, es un punto que no llego a entender...supongo que aplican un factor de crecimiento de este espacio que crece y que multiplica a el factor tiempo transcurrido..

SAludos Pere!

Si olvidamos que el universoe está expansión es fácil imaginarse (relativamente) cómo es el universo observable y por qué, pero cuándo entra en juego la expansión del espacio, no lo que queda por expandirse, sino, en estos 13700 millones de años, todo el efecto que ha tenido sobre lo que la luz que nos llega y la que no, y más sabiendo que el universo no se ha ido expandiendo a un ritmo constante durante su historia, sino que este ritmo ha ido cambiando, todo ésto complica bastante la cosa.

No es que no entienda los hechos por separado, sino que cuándo los uno, esa "representación mental" del concepto, o el dibujo del universo observable en la cabeza, se me difumina un poco, son demasiadas variables a tener en cuenta xD. Yo la verdad que ahora no tengo mucho tiempo de explorar conciencudamente estos hechos para entenderlos, aver si alguien que esté muy muy familiarizado lo explica bien para pillarlo a la primera.

Saludos.