Recibo correo electrónico.
La mayoría de los mensajes son comunicados de prensa sobre descubrimientos astronómicos; está bien, tacha eso; la mayoría de ellos son spam, pero los anuncios científicos ocupan un fácil segundo lugar. Pero también recibo preguntas de lectores sobre diversos aspectos del universo que les cuesta comprender.
¡Me encanta esto! Por un lado, demuestra que la gente realmente siente curiosidad por la ciencia, y hay que investigar eso. Por otro lado, me da la oportunidad de explicar conceptos contrarios a la intuición que probablemente también estén molestando a otras personas.
Sobre el apoyo al periodismo científico
Si está disfrutando de este artículo, considere apoyar nuestro periodismo galardonado suscribiéndose. Al comprar una suscripción, ayudas a garantizar el futuro de historias impactantes sobre los descubrimientos y las ideas que dan forma a nuestro mundo actual.
Una pregunta constante que recibo tiene que ver con la cosmología (un tema comprensiblemente desconcertante): si el universo se está expandiendo, ¿cómo pueden colisionar las galaxias? ¿No deberían alejarse uno del otro y no uno hacia el otro?
En realidad, hay dos razones por las que las galaxias pueden colisionar en un cosmos en expansión. Una es que la expansión sólo domina a escalas muy grandes y la otra es que la expansión compite contra la gravedad.
Bien, lo primero es lo primero: de hecho, el universo se está expandiendo. Lo sabemos desde hace más de un siglo y es la base de la cosmología moderna. Esta idea se llama modelo del Big Bang, un nombre desafortunado porque evoca un cosmos en expansión como una explosión, con galaxias alejándose unas de otras a través del espacio como metralla.
Pero, de hecho, el espacio mismo se está expandiendo y eso es diferente. No es que las galaxias se muevan por el espacio; es que la expansión del espacio los está arrastrando consigo. Esto tiene muchas implicaciones profundamente extrañas. Una es que cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido parece alejarse.
Imagine una regla de un metro hecha de algún material extremadamente flexible. Naturalmente, los dos puntos finales están separados por un metro. En el centro puedes marcar dos puntos separados por un centímetro.
Ahora toma cada extremo de esta vara imaginaria y estíralos de modo que la vara tenga ahora dos metros de largo. (Pídale ayuda a un amigo imaginario). Los dos puntos finales se han alejado un metro más, viajando a, digamos, un metro por segundo. Pero esas marcas que hiciste antes que estaban separadas por un centímetro ahora están separadas por dos centímetros porque todo el metro se estiró. Eso significa que esos dos puntos se alejaron uno del otro a una velocidad de sólo un centímetro por segundo, mucho más lento que los puntos finales. En otras palabras, cuanto más lejos estén dos puntos en una escala en expansión, más rápido se alejarán uno del otro.
Así es el universo en pocas palabras. Vemos galaxias más distantes alejándose de nosotros más rápidamente, e incluso podemos medir ese cambio de velocidad a lo largo de la distancia. En términos muy generales, por cada megaparsec de distancia (3,26 millones de años luz, una unidad conveniente para los astrónomos, pero no para nadie más), el espacio se está expandiendo a unos 70 kilómetros adicionales por segundo. Entonces, una galaxia que está, digamos, a 10 megaparsecs de nosotros se aleja a unos 700 km/s.
Eso es bastante rápido. Pero una galaxia a un megaparsec de distancia sólo se aleja a 70 km/s. Si bien esto sigue siendo rápido (¡un cuarto de millón de kilómetros por hora!), es posible que las galaxias viajen más rápido que eso a través del espacio, al estilo metralla.
La galaxia de Andrómeda ofrece un gran ejemplo. Es la gran espiral más cercana a nuestra Vía Láctea y ambos pertenecemos a un grupo regional de galaxias llamado Grupo Local. A 2,5 millones de años luz de nosotros, Andrómeda debería estar alejándose a unos 50 km/s, pero en realidad se dirige hacia nosotros a aproximadamente 110 km/s. Esto se debe a que ambas galaxias están lo suficientemente cerca una de la otra como para que cada una sea atraída por la gravedad de la otra; de hecho, tan fuerte que su velocidad mutua es mucho mayor que la capacidad del universo para separarlas. Esta es también la razón por la que Andrómeda y la Vía Láctea algún día podrían colisionar e incluso fusionarse, aunque tal vez no hasta dentro de ocho mil millones de años.
Y esto nos lleva a la segunda razón por la que las galaxias todavía pueden colisionar en un universo en expansión. Pensamos en la gravedad como una fuerza que une las cosas. Pero según la teoría general de la relatividad de Einstein, la gravedad es en realidad una curvatura del espacio-tiempo, como un hoyuelo en una sábana. Si un objeto pasa cerca de algo con mucha masa, como un planeta o una galaxia, esa deformación hace que la trayectoria del objeto se doble, se curve.
Si dos objetos tienen suficiente masa y se mueven a velocidades relativamente lentas, pueden estar unidos gravitacionalmente, lo que significa que sus velocidades no pueden superar la gravedad, y permanecen juntos en lo que se llama una órbita cerrada. Así es una luna que orbita un planeta, o dos galaxias, como la Vía Láctea y Andrómeda.
Aquí es donde las cosas se ponen raras. Según la relatividad, si el espacio se está expandiendo, no puede expandirse dentro de esa región limitada. La gravedad mutua de los objetos dentro de esa región los mantiene unidos; el espacio se expande alrededor de ese volumen pero no dentro de él. Eso, a su vez, significa que si dos galaxias se acercan lo suficiente, aún pueden colisionar. Para profundizar más en esto (¡por así decirlo!), mi colega y escritor científico Ethan Siegel también ha escrito sobre esto.
Sin embargo, es aún más extraño porque ahora sabemos que la expansión del universo no es constante. En 1998, dos equipos de astrónomos anunciaron que la expansión se está acelerando, cada vez más rápido, causada por una entidad aún misteriosa llamada energía oscura. Esto podría significar, para algunos comportamientos aún teorizados de la energía oscura, que incluso el espacio dentro de una región limitada puede expandirse. Este efecto sería más fuerte en las escalas de mayor distancia, de modo que, por ejemplo, las galaxias que se mueven más lentamente cerca del borde de un cúmulo de galaxias se perderían durante la expansión, arrancadas del cúmulo como las hojas más externas de una lechuga.
Con suficiente tiempo y una incesante aceleración cósmica, todas las estructuras unidas se desgarrarían, ¡incluso aquellas unidas por fuerzas distintas a la gravedad, como las moléculas e incluso los propios átomos! Los astrónomos llaman a esta idea el gran desgarro, por razones bastante obvias, y no es un destino muy tranquilizador. Pero realmente no sabemos qué es la energía oscura ni cómo se comporta durante largos períodos de tiempo, por lo que el gran desgarro es sólo un escenario posible para un futuro extremadamente lejano.
Así que no te preocupes: ya sea que estemos hablando del gran desgarro o de una colisión con Andrómeda, las escalas de tiempo en juego son tan inmensas que estos eventos no sucederán durante eones (en todo caso), por lo que realmente no afectan tu vida diaria, a menos que seas astrónomo, en cuyo caso sí lo hacen. Pero disfrutamos pensando en esas cosas y transmitiéndole esos pensamientos. Con suerte, te ayudarán a expandir tu mente.