Expansión del Universo

Según Tipler, P. y Mosca, G. (2 011) establece que la primera evidencia de esta expansión fue el descubrimiento por Edwin Powell Hubble de la relación existente entre los desplazamientos hacia el rojo de los espectros de las galaxias y sus distancias a la Tierra. Dado que el desplazamiento hacia el rojo es debido al efecto Doppler, la velocidad de recesión "v" de una galaxia está relacionada con la distancia "r" que nos separa de ella por la ley de Hubble:

v = Hr

donde H es la constante de Hubble. En principio el valor de H es fácil de obtener, pues depende del cálculo directo de v a partir de las medidas de los desplazamientos hacia el rojo. Sin embargo, las distancias astronómicas son muy difíciles de determinar y han sido calculadas sólo para una fracción de las aproximadamente 10²⁰ galaxias del Universo observado. Por ello, el valor de H cambia a medida que mejoran los datos de calibración de las distancias. El valor actualmente aceptado de la constante de Hubble es

H = 23 km/s / 10⁶ años·luz

La Ley de Hubble indica, según Tipler, P. y Mosca, G. (2 011) que todas las galaxias se están alejando de nosotros, y que las más lejanas son las que más rápidamente se desplazan.  Sin embargo, esto no significa que nuestra posición en el Universo sea especial. Un observador situado en cualquier galaxia realizaría las mismas observaciones y calcularía la misma constante de Hubble. Así, la ley de Hubble sugiere que todas las galaxias se separan unas de otras a una velocidad media de unos 23 km/s por cada millón de años·luz de separación. En otras palabras, el Universo está en expansión, obsérvese que la dimensión básica de H es la inversa de un tiempo. La magnitud 1/H se denomina tiempo de Hubble y es equivalente a 1,3·10¹⁰ años. Esto equivaldría a la edad del Universo, si ignoramos la atracción gravitatoria de las galaxias en recesión.

Para complementar la información dada, se sugiere observar el siguiente video

Según Martínez, F. y Turégano, J. (s.f.), en la década de 1 930, los cosmólogos se preguntaban si la expansión del universo duraría para siempre, o si por el contrario, se frenaría en algún momento, e incluso, que pudiera invertirse. La respuesta depende de la curvatura del espacio, de acuerdo a cómo se define en la Teoría de la Relatividad General, hay tres posibilidades:

1. Si hay más densidad de materia-energía que un determinado valor, el espacio tridimensional está curvado de la misma forma que la superficie de una esfera, y entonces, el universo no tiene bordes. Este tipo de Universo se denomina “cerrado”, y si el Universo real es así, se expandirá durante un período, se frenará debido a la gravedad, y terminará colapsando sobre sí mismo.

2. En el medio de los dos extremos, se encuentra el espacio plano en tres dimensiones, como una hoja de papel. Si el universo es así, seguirá expandiéndose a una velocidad cada vez menor, hasta llegar al borde del colapso, pero sin llegar realmente a colapsar. Al menos, ése se pensaba que sería el destino de un universo plano.

3. En el otro extremo, si hay menos densidad que el anterior valor determinado, el Universo es abierto, y se expandirá para siempre. Como una nave espacial lanzada con suficiente velocidad, que escapará del campo gravitatorio terrestre. La geometría es la de la superficie de “una silla de montar”, extendiéndose al infinito en todas las direcciones. 

Como se muestra en la siguiente imagen

Donde la imagen más representativa, quizás, de la expansión del Universo y donde se compila la radiación de fondo, es la siguiente