Ley de Hubble o cómo se expande el Universo (y II)

Hace unos días terminamos la primera parte de esta serie de dos artículos sobre cómo se expande el Universo, con algunas dudas que hacían vislumbrar los fallos del modelo clásico sobre la expansión del Universo. En esta segunda y última entrada vamos a analizar en detalle la solución que se da a estos problemas que emergen cuando uno piensa un poco en la visión clásica de la ley de Hubble. Para ello nos adentraremos en los conceptos de relatividad general y espacio-tiempo y veremos como la solución es increíble, pero sencilla de entender.

Los fallos del modelo clásico

Cuando describimos el modelo de explosión de la ley de Hubble vimos que todas las galaxias se alejan más rápido cuanto más lejos están. Y esto nos hace plantearnos dudas muy interesantes como: ¿hacia dónde se alejan? si el Universo es finito… ¿llegarán a escaparse? O algunas incluso mucho más importantes para la física como el hecho de que una galaxia suficientemente lejana debería alejarse de nosotros más rápido que la velocidad de la luz, lo cual violaría uno de los principios más fundamentales de la física moderna.

A estos problemas se suma el “reciente” estudio que ganó el premio Nobel de física en 2011 y que descubrió que el Universo no solo se expande, sino que además lo hace cada vez más rápido. Con el modelo que hemos propuesto y la física que conocemos esta aceleración debería frenarse lentamente por la atracción gravitatoria e incluso llegar a revertirse el proceso en lo que se llamó el Big Crunch que no es más que el colapso del Universo hacia una nueva singularidad de Big Bang.

Galaxias quietas y espacio-tiempo flexible

La solución es de esas complicadas de imaginar por primera vez y que chocan cuando la escuchamos, pero que no es demasiado compleja de entender. La interpretación moderna de la expansión del Universo es que las galaxias realmente  está quietas y lo que pasa en realidad es que el espacio y el tiempo que existe entre ellas se expande. Vamos a poner un ejemplo para que lo veamos más fácil y nadie se quede despistado.

Imaginemos que el Universo es una gran malla elástica, en realidad tiene 4 dimensiones, pero con 2 nos basta para explicarlo. Si queremos medir la posición y la velocidad de estas galaxias debemos hacerlo sobre esta malla, igual que cuando medimos la velocidad del coche lo hacemos con respecto a la Tierra, estas son las que llamamos distancias y velocidades propias. Ahora es cuando viene lo interesante: la expansión del Universo supone que la malla elástica sobre la que están las galaxias se estira y se va estirando más y más.

Si al cabo de un tiempo medimos la posición de las galaxias sobre la malla, veremos que respecto a la malla están en el mismo punto y por tanto su velocidad es nula. Sin embargo si cogemos una regla de las del colegio y medimos la distancia veremos que sí se han movido y alejado del punto central. Esta medida que hacemos con nuestra regla es la distancia comovil, puesto que no tiene en cuenta que el espacio-tiempo entre dos cuerpos se expande y expande el Universo.

Así se expande el Universo sin problemas

De esta forma conciliamos el movimiento aparente de las galaxias muy lejanas y es que la relatividad de Einstein prohíbe que algo se mueva más rápido que la luz a través del espacio-tiempo, pero no impone límites al propio espacio-tiempo, que es lo que se expande cuando se expande el Universo. Porque con respecto al espacio tiempo las galaxias están quietas o se mueve muy lentas. Y lo único que ocurre es que se crea espacio-tiempo debido a la energía oscura.

En cuanto al problema de los límites si se expande el Universo también tenemos solución, ya que no necesitamos espacio físico al que expandirse porque el espacio-tiempo se expande sobre sí mismo y eso que es lo que percibimos como que el Universo se expande, que se crea espacio-tiempo entre los cuerpos que es fruto únicamente de lo que llamamos energía oscura y que aún no sabemos bien lo que es.

Tampoco vamos a meternos en muchos más jaleos sobre las conclusiones que pueden desprenderse de esta interpretación, porque eso sí que sería para explotar más de un cerebro. Así que nos quedaremos con la parte que explica cómo se expande el Universo realmente, que no es poco.