El Sofista

Un flujo trans-cósmico ensancha nuestro horizonte

Esto suena muy raro pero parece que la materia situada del horizonte visible está atrayendo a la materia que podemos observar. Como si no tuviéramos suficientes cosas oscuras, ahora los astrónomos han descubierto el flujo oscuro.

Imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble del Cúmulo de la Bala, el cual parece estar siendo arrastrado desde "el otro lado".

¿Cuál es el significado de esto? Ante todo, veamos el tema del universo visible. Si salimos al exterior y miramos a nuestro alrededor, no veremos toda la Tierra. Sólo podremos ver una pequeña parte de la superficie terrestre, porque la Tierra es como un pelota curvada. La solidez del propio planeta nos bloquea la visión. Lo más lejos que uno puede ver es el horizonte, donde la curva de la Tierra oculta todo lo que está debajo de la vista —bueno, excepto objetos altos como edificios y barcos en el mar, pero en esta analogía podemos ignorarlos—.

El universo es parecido. La trama del espacio se expande y todos los días el cosmos aumenta de tamaño. Una consecuencia extraña de lo anterior es que cuanto más lejos se encuentra un objeto de nosotros, más rápidamente se aleja. Finalmente, un objeto puede estar tan alejado que el espacio intermedio se expande efectivamente más rápido que la velocidad de la luz. Esto no viola ninguna ley física, porque en realidad nada hecho de materia puede moverse a velocidades translumínicas: lo que sucede es que cada vez hay más espacio entre el objeto y nosotros.

Este efecto nos proporciona naturalmente un horizonte cósmico. No podremos observar a aquellos objetos "que se alejen" de nosotros más rápido que la luz: los fotones que emiten son más lentos que la expansión del espacio. Pierden energía y quedan fuera de nuestro campo visual, como una hormiga moviéndose a lo largo de una banda elástica que simultáneamente se estira. En consecuencia, para nosotros, un objeto lo suficientemente alejado es invisible, está más allá del horizonte universal.

Si esto les pareció raro, lo que sigue es aún más asombroso.

Ahora imaginemos un tercer objeto, digamos un cúmulo de galaxias, que se encuentra entre nosotros y el objeto que está más allá de nuestro horizonte. El objeto es todavía visible para el cúmulo porque está más cerca de él y, por lo tanto, no se aleja tan rápidamente. Es como una isla justo en el horizonte vista desde la playa; para uno la isla es invisible, pero para alguien que esté en un barco algunos kilómetros mar adentro la isla es todavía visible.

El objeto más distante puede afectar al cúmulo: por ejemplo, puede atraerlo gravitacionalmente. Nosotros, que estamos mucho más lejos, no vemos al objeto, pero para el cúmulo el objeto está allí y, literalmente, es una fuerza que debe ser tenida en cuenta.

Volviendo al flujo oscuro, los astrónomos ahora piensan que han detectado esta fuerza. Los cúmulos de galaxias se están llenando de gas muy caliente, o plasma, calentado por cosas como el movimiento de las galaxias dentro del cúmulo. Cuando la luz de los objetos más lejanos pasa por el gas, queda afectada, y los astrónomos pueden medir ese cambio, llamado el efecto Sunyaev-Zel'dovich. Dicho efecto es demasiado débil para poder medirse bien en cúmulos individuales, pero cuando se observan cientos de cúmulos el efecto se suma y puede ser medido. Una aclaración importante es que los fotones afectados no son de la materia situada más allá del horizonte sino del fondo cósmico de microondas, la radiación que si bien es un vestigio del comienzo del universo, todavía presente en nuestro horizonte visible.

De hecho, la fuerza total es bastante grande. Cúmulos vistos en las constelaciones de Centauro y Vela muestran, añadido a su velocidad usual, un adicional de 3 millones de kilómetros por hora. Esto significa que un grupo muy grande de materia —probablemente un supercúmulo, o sea, un cúmulo de cúmulos de galaxias— se encuentra en esa dirección, más allá de nuestro horizonte visible pero muy adentro del horizonte que los cúmulos pueden ver.

¿Se dan cuenta de que esta situación es un recordatorio de que el propio universo es literalmente más grande lo que podemos ver, incluso con su mayor parte para siempre fuer del alcance de nuesto conocimiento?

Y aún hay más: la expansión del universo se está acelerando. Esto significa que los objetos que hoy podemos ver, situados en el borde mismo del horizonte visible, terminarán por desaparecer de nuestra vista a medida que la expansión acelerada supere a la velocidad de la luz que emiten. Los objetos cruzarán el horizonte, por decirlo así, y se volverán invisibles. En cierto sentido es como si el universo visible se fuera encogiendo, como si el horizonte se nos acercara cada día un poco más. El universo físico se agranda, pero casi paradógicamente vemos de él cada vez menos. Algún día, dentro de miles de millones de años, sólo serán visibles los objetos más cercanos.

Todo lo demás se habrá alejado hasta situarse por debajo de la línea del horizonte. En consecuencia, lo mejor que podemos hacer es mirar mientras sea posible.

Fuente: Bad Astronomy Blog y NASA (enlaces en inglés).

escrito por el sofista @ viernes, septiembre 26, 2008