¿Qué forma tiene el universo?

En pleno siglo XXI, aún hay gente que duda de la forma esférica de la Tierra, algo que podemos demostrar de muchas formas. Pero en el artículo de hoy vamos a hablar sobre qué forma tiene el universo, una pregunta mucho más interesante y difícil de responder.

Tratar de demostrar que la Tierra es redonda a vista de suelo es algo bastante dificil (que no imposible), pero tratar de averiguar la forma del universo desde la Tierra es una tarea aún más titánica. Afortunadamente podemos aplicar los conocimientos que tenemos sobre el Universo a gran escala para teorizar cómo es el universo en el que vivimos.

El Principio Cosmológico

El Principio Cosmológico nos dice que el universo es homogéneo e isótropo, o lo que es lo mismo, que miremos hacia donde miremos todo parece ser exactamente igual.

Y esto es muy importante, porque aunque no podamos ver la totalidad del universo, el Principio Cosmológico nos dice que no importa, porque si sabemos cómo funciona algo aquí, en todos lados lo hará igual.

Estupendo… Pero ¿qué tiene esto que ver con la forma del universo? Espera, sigue leyendo y verás.

El universo se expande de manera acelerada

Esto es algo que sabemos a partir de las observaciones realizadas por Vesto Milver Slipher y, por supuesto, Edwin Hubble, quien corroboró que las galaxias se alejan de nosotros analizando el corrimiento al rojo de su luz

Espera, espera… ¿Corrimiento al rojo de su luz? ¿Qué es eso?

¿Has oído hablar del efecto Doppler? Ese ese efecto el que hace que la sirena de una ambulancia o el pitido de un tren suene más agudo cuando se acerca a ti y más grave conforme se aleja. Esto se debe a la compresión de las ondas de sonido al atravesar el aire.

El sonido se vuelve más agudo cuando la ambulancia se acerca a nosotros porque las ondas se comprimen, adquiriendo así una mayor frecuencia (más energía). Al alejarse, las ondas tienen que recorrer más distancia para llegar hasta nosotros, por lo que pierden energía, su frecuencia se vuelve menor y por tanto la sirena suena más grave.

Con la luz pasa exactamente igual, cuando un objeto lejano (como una galaxia) se acerca a nosotros, su luz se vuelve más energética y por tanto tiende al ultravioleta (azul), mientras que cuando se aleja, la luz tiende al infrarrojo (se corre hacia el rojo).

Pero lo interesante de todo esto y la mayor diferencia entre la luz y el sonido de la ambulancia es que realmente las galaxias no se mueven, ellas no se están alejando de nosotros… Sino que el espacio que hay entre esas galaxias y nosotros está estirándose.

Genial, pero sigo sin saber qué forma tiene el universo. Calma, sigamos.

El centro del universo

Si pensamos en el Big Bang, quizás podemos caer en el error de imaginar un único punto desde el que nace todo el universo y posteriormente de expande, teniendo este por tanto un centro.

Pero realmente esto no es así, el universo no tiene ningún centro.

Nuestro universo se expande desde todos los puntos y hacia todas las direcciones. Nosotros desde la Vía Láctea, vemos como el resto de galaxias se alejan de nosotros (lo cual podría hacernos pensar que somos el centro del universo), pero si nos fuésemos a otra galaxia cualquiera veríamos exactamente lo mismo. ¡Todas las galaxias también se alejarían de nosotros!

¿Significa esto que entonces el universo tiene infinitos centros? Efectivamente; o lo que es lo mismo: ninguno.

Entonces, ¿qué forma tiene el universo?

Veamos, sabemos que el universo es homogéneo e isótropo, que se expande aceleradamente desde todos los puntos y en todas direcciones y que, por tanto, no tiene centro. Entonces… ¿qué forma tiene?

Pues si en el universo no existen “lugares especiales” podemos descartar todas aquellas formas que tengan aristas (cubos, pirámides, octaedros…).

Para que se cumpla el Principio Cosmológico todos los lugares del universo tienen que tener la misma curvatura, así que eso nos deja tres formas posibles: el plano, la esfera y el hiperboloide abierto.

Ahora toca averiguar cual de las tres figuras geométricas candidatas es la verdadera forma del universo y, para ello, vamos a usar una herramienta que nos enseñaron en el colegio y pensamos que jamás usaríamos: ¡LA TRIGONOMETRÍA! (Espero que en este punto hayas aplaudido con la cara llena de ilusión).

Si pintamos un triángulo sobre una superficie plana, la suma de sus tres águlos deberá ser, por fuerza, 180º. En una esfera, en cambio, la suma será mayor a 180º y en un hiperboloide abierto será menor a 180º.

Ahora solo nos falta coger una foto del universo lo suficientemente grande como para pintar un triángulo tan grande que verdaderamente nos pueda decir qué forma tiene el universo, así que para ello tomamos el Fondo Cósmico de Microondas.

El Fondo Cósmico de Microondas es la foto más grande y más antigua del universo. Se trata de la primera luz que escapó de la sopa cósmica formada tras el Big Bang y nos cuenta cómo era nuestro universo en sus primeras etapas de vida.

Si pintamos un triángulo sobre esta foto y sumamos sus ángulos… Sorpresa sopresa, el universo parece tener una forma plana.

Pero espera, esta foto representa solo el universo observable, lo que somos capaces de captar, ver y estudiar… Pero ¿y si el universo es mucho, MUCHO más grande?

¿El universo es finito o infinito?

En un universo plano, si tomásemos un cohete y marcháramos en cualquier dirección, jamás volveríamos al punto de inicio. Eso significa que estaríamos moviéndonos a través de un universo infinito.

Quizás hayas imaginado un universo plano como una hoja de papel y que, por tanto, tiene un borde, un límite o una frontera, pero debes hacer un esfuerzo mental y tratar de comprender que un universo infinito no tiene bordes, no tiene límites. Sencillamente, es infinito.

Sabemos que la Tierra es redonda, pero si aplicas la trigonometría en una de las baldosas del suelo de tu casa y tomas como cierto que todo el planeta va a tener la misma curvatura que esa baldosa, estarías deduciendo que la Tierra es plana, y mucho ojito con esto que ya hay demasiados terraplanistas, antivacunas y seguidores de la homeopatía.

Tu deducción matemática en este caso sería correcta, solo que la baldosa de tu casa no representa al planeta entero, ¡la baldosa es una superficie demasiado pequeña para hacer este tipo de estimaciones!

A lo mejor con el Fondo Cósmico de Microondas nos pasa algo parecido. Quizás pensamos que el FCM es una muestra representativa del universo pero en realidad no es más que una simple baldosa.

Si eso fuese así, perfectamente podría ser que el universo fuese esférico o con forma de donut. En ese caso, si nos lanzásemos en un cohete hacia cualquier dirección, finalmente acabaríamos regresando al lugar de origen, por lo que estaríamos en un universo finito.

En conclusión: con lo que sabemos el universo parece ser plano, infinito, homogéneo, sin límites, sin centro y en constante expansión.