07/12/2020
Al igual que Robert Frost imaginó dos posibles destinos para la Tierra en su poema, los cosmólogos prevén dos posibles destinos para el universo:
- Expansión sin fin
- El "Big Crunch"
La evolución del universo está determinada por una lucha entre el impulso de expansión y la atracción (¡o el empuje!) de la gravedad. La tasa de expansión actual se mide por la Constante de Hubble, mientras que la fuerza de la gravedad depende de la densidad y la presión de la materia en el universo. Si la presión de la materia es baja, como es el caso de la mayoría de las formas de materia que conocemos, entonces el destino del universo se rige por la densidad.
El Big Chill o Big Freeze: Expansión Infinita
Si la densidad del universo es menor que la densidad crítica, entonces el universo se expandirá para siempre. La gravedad podría ralentizar la tasa de expansión con el tiempo, pero para densidades por debajo de la densidad crítica, no hay suficiente atracción gravitacional del material para detener o revertir la expansión hacia afuera. Esto también se conoce como el 'Big Chill' o 'Big Freeze' porque el universo se enfriará lentamente a medida que se expande hasta que eventualmente sea incapaz de sostener cualquier forma de vida.
El Big Crunch: Colapso Gravitacional
Si la densidad del universo es mayor que la densidad crítica, entonces la gravedad eventualmente ganará y el universo colapsará sobre sí mismo, el llamado 'Big Crunch'. En este universo, hay suficiente masa en el universo para frenar la expansión hasta detenerla y, finalmente, invertirla.
La Energía Oscura y la Expansión Acelerada
Observaciones recientes de supernovas distantes han sugerido que la expansión del universo en realidad se está acelerando, lo que implica la existencia de una forma de materia con una fuerte presión negativa, como la constante cosmológica. Esta extraña forma de materia también se conoce a veces como la "energía oscura". A diferencia de la gravedad, que trabaja para frenar la expansión, la energía oscura trabaja para acelerarla. Si la energía oscura, de hecho, juega un papel significativo en la evolución del universo, entonces es muy probable que el universo continúe expandiéndose para siempre.
El Consenso Actual: Un Universo Plano en Expansión Eterna
Existe un consenso creciente entre los cosmólogos de que la densidad total de la materia es igual a la densidad crítica, por lo que el universo es espacialmente plano. Aproximadamente el 24% de esto está en forma de materia de baja presión, la mayoría de la cual se cree que es materia oscura "no bariónica", mientras que el 71% restante se cree que está en forma de "energía oscura" de presión negativa, como la constante cosmológica. Si esto es cierto, entonces la energía oscura es la principal fuerza impulsora detrás del destino del universo y se expandirá para siempre exponencialmente.
Mediciones del WMAP y el Futuro de la Investigación
El satélite WMAP mide los parámetros básicos de la teoría del Big Bang, incluido el destino del universo. Los resultados sugieren que la geometría del universo es plana y se expandirá para siempre. Se necesita un estudio más a fondo de la energía oscura con futuros experimentos y misiones espaciales para comprender su naturaleza y su efecto sobre la tasa de expansión futura.
Tabla Comparativa de los Posibles Destinos del Universo
| Destino | Descripción | Densidad | Expansión |
|---|---|---|---|
| Big Chill/Freeze | Expansión eterna y enfriamiento | Menor a la densidad crítica | Infinita y desacelerada |
| Big Crunch | Colapso gravitacional | Mayor a la densidad crítica | Detenida e invertida |
| Expansión Acelerada | Expansión eterna y acelerada | Igual a la densidad crítica con energía oscura | Infinita y acelerada |
Consultas Habituales sobre el Destino del Universo
- ¿Qué es la densidad crítica? La densidad crítica es la cantidad de materia necesaria para detener la expansión del universo en un futuro infinito.
- ¿Qué es la energía oscura? La energía oscura es una fuerza misteriosa que se cree que está causando la expansión acelerada del universo.
- ¿Cómo sabemos que el universo se está expandiendo? Lo sabemos por la observación del desplazamiento al rojo de la luz de galaxias distantes.
- ¿Podemos estar seguros de cuál será el destino del universo? No, todavía hay mucha incertidumbre sobre la naturaleza de la energía oscura y otros factores que podrían influir en el destino del universo.
El destino del universo es un tema complejo y maravilloso que continúa siendo objeto de intensa investigación. Si bien la evidencia actual apunta a una expansión eterna y acelerada, todavía hay mucho que no sabemos sobre el universo y su futuro. El destino final del universo sigue siendo una de las preguntas más importantes y desafiantes de la cosmología moderna.
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