En un clima de constante progreso tecnológico y en el que los misterios del espacio profundo han encontrado respuestas antes inimaginables, probablemente tú también te has preguntado qué tamaño tiene el universo. Si la carrera por la exploración espacial nos ha hecho ver que nuestro planeta no es más que una mota en un desierto cósmico sin límites, no todo el mundo sabe exactamente lo grande que es en realidad el universo, al menos según el modelo cosmológico más aceptado, gracias a la gigantesca y estruendosa explosión del Big Bang.
Una explosión que al parecer tuvo lugar hace más de 13.000 millones de años, y que dio lugar a todo lo que conocemos, y también a todo lo que ha permanecido desconocido por el momento. A medida que la tecnología evoluciona, los astrónomos son capaces de mirar hacia atrás en el tiempo hasta los momentos inmediatamente posteriores a este acontecimiento crucial, pero todavía están limitados a la hora de cuantificar el tamaño del cosmos, que por supuesto viene determinado por una serie de factores diferentes, entre los que se encuentran, como es lógico, la forma y la expansión.
Qué es el universo
Antes de averiguar, si es que realmente se sabe, cuán grande es el universo, un paso fundamental es entender qué se entiende realmente por este término. En la literatura científica, y en particular en la relacionada con los fenómenos astronómicos, el nombre de Universo se utiliza para identificar el conjunto del espacio y todo lo que contiene. En concreto, se trata de la materia, la energía, los planetas y las estrellas, las galaxias y el contenido del espacio intergaláctico en general. En esencia, podemos definirlo como "la totalidad de todas las cosas que existen", y sólo una parte muy pequeña es visible a simple vista.
Calculando desde nuestro marco temporal local, el universo se originó hace unos 13.800 millones de años mediante el mencionado Big Bang, actualmente la hipótesis mejor aceptada entre los científicos, aunque con sus evidentes limitaciones. Según este modelo, cuatro fuerzas fundamentales desempeñaron un papel clave en la "génesis espacial": la nuclear fuerte, la nuclear débil, la gravitatoria y la electromagnética. Todo ello estuvo asociado a la formación de protones, electrones y neutrones que, al bajar la temperatura, dieron lugar a núcleos de helio, núcleos de deuterio y átomos.
En esta fase, el universo siguió enfriándose y expandiéndose, creando las condiciones adecuadas para que se formaran galaxias y estrellas. Una verdadera trayectoria de expansión post-Big Bang, que encontró su peculiar equilibrio gracias a la presencia de la atracción gravitatoria, que tiende a reducir la distancia entre las galaxias e impedir la expansión infinita. Los científicos tienen hoy en día dos teorías diferentes sobre la evolución futura del universo: la teoría del universo cerrado y la teoría del universo abierto.
Según la primera teoría, el universo tendería a expandirse primero, para luego contraerse en una masa muy pequeña de alta densidad; según la segunda teoría, en cambio, el universo se expandiría indefinidamente, ya que la cantidad de materia presente no es suficiente para detener la propia expansión. En los albores de la década de 1980, entró en juego un nuevo modelo, conocido como universo inflacionario, en el que se dice que el universo ha aumentado rápidamente su diámetro en un factor de 1050 en comparación con la teoría tradicional más aceptada.
Cómo de grande es el universo
La parte observable del universo desde la Tierra con los equipos técnicos de que disponemos tiene un diámetro total de 93.000 millones de años luz. Es precisamente la observación científica y minuciosa del universo y sus movimientos lo que nos ha permitido comprender que se ha regido por las mismas leyes y constantes físicas durante la mayor parte de su historia y en toda su extensión observable, con evidentes inferencias en su fase inicial, y más delicada. Para ser más concretos, podemos decir que el universo observable es la región del universo visible desde la Tierra, y es aproximadamente una esfera infinitamente grande, con un radio de 43.000 millones de años luz.
Para hacer una comparación que incluso los menos experimentados puedan entender, debemos considerar que el diámetro de una galaxia típica es de 30.000 años luz, y la distancia típica entre dos galaxias vecinas es de 3 millones de años luz. Por ejemplo, nuestra propia Vía Láctea tiene un diámetro de unos 100.000 años luz, y la galaxia más cercana a nuestro planeta, Andrómeda, se encuentra a unos 2,5 millones de años luz.
Huelga decir que, en cosmología, el universo realmente observable se "cepilla" como una vasta zona del espacio encerrada en una esfera centrada en un observador. Una esfera que, de hecho, encierra todo lo que puede observar. En general, nos referimos entonces a toda la porción del universo que puede ser investigada por la humanidad, y por tanto a la esfera centrada en nuestra Tierra, pero al mismo tiempo es fácil comprender que cada posición en el espacio posee inevitablemente su propio universo observable específico.
Si, absurdamente, el universo no estuviera, como se ha dicho anteriormente, en continua expansión, podríamos responder fácilmente a la pregunta "¿cuánto mide el universo?" con un cálculo trivial: en la práctica, el radio del universo observable sería igual a la distancia recorrida por la luz en el tiempo transcurrido entre el inicio del universo, correspondiente a 13.800 millones de años luz, y el Big Bang. Sin embargo, teniendo en cuenta que la expansión continúa en realidad, la distancia real de este horizonte es ahora significativamente mayor, y no puede definirse con precisión absoluta.
Hoy en día, según las estimaciones más fiables, ese mismo punto está a 46.000 millones de años luz, lo que hace que el universo observable sea una esfera con un diámetro de unos 93.000 millones de años luz, como se afirma en el párrafo inicial. Este tamaño podría contener unas 7×1022 estrellas, organizadas en unas 2×1012 galaxias, es decir, dos billones de galaxias, que a su vez se agrupan en grupos y cúmulos de galaxias y supercúmulos.
Sin embargo, observaciones más recientes y precisas han proporcionado nuevas estimaciones, según las cuales el número hipotético de galaxias en el universo extrapolado a partir de la estructura del Fondo Óptico Cósmico actualmente conocido es sólo una fracción del número real. Con un número consecuentemente superior en al menos uno o dos órdenes de magnitud, sin contar con otro 90% de las galaxias del universo observable que no pueden ser detectadas con los telescopios de los que disponemos, que desgraciadamente aún no son lo suficientemente potentes.
La edad del universo
Todas las consideraciones anteriores nos permiten entender que no es posible definir unánimemente cuán grande es el universo. Universo que, ahora acelerando en su imparable expansión, pone un límite a su porción observable. Los "límites" están marcados por el llamado horizonte cosmológico, que se define como la región del universo más allá de la cual todo objeto se aleja del observador a velocidades superiores a la de la luz. Ni que decir tiene que este horizonte representa y delimita la distancia máxima con la que ya no se puede establecer un contacto causal: según este principio astronómico, nunca habrá posibilidad de observar o intercambiar ninguna señal o información generada a partir de ahora con regiones más allá del horizonte, con los elementos "salidos de la realidad" para el propio observador.
De hecho, como muchos de ustedes ya saben, el horizonte es un límite físico impuesto por la velocidad finita de la luz o de cualquier otra radiación emitida por los objetos celestes, por lo que esta radiación tarda un cierto tiempo en llegar al observador, y que es infinitamente mucho más largo que la vida media de los seres humanos.
Dificultades reales relacionadas con el tamaño del universo, y que también surgen al tratar de determinar su edad, aunque hemos llegado a una convención bastante "exacta", dentro de lo posible. Esta terminología se refiere generalmente al tiempo transcurrido entre el Big Bang y la actualidad, es decir, 13.820 millones de años para ser exactos, según el modelo del Big Bang. Sin embargo, hay varias mediciones que al menos nos permiten estimar la edad del universo. Entre las más comunes, tenemos en primer lugar las mediciones de la radiación cósmica de fondo y de la expansión del universo. El primero, para explicarlo de la forma más sencilla posible, considera el tiempo de enfriamiento del universo desde el Big Bang. Los estudios de la expansión del universo, en cambio, permiten calcular una fecha probable para el inicio de la expansión propiamente dicha.
Entenderá que, al no saber con precisión qué hubo antes del Big Bang, la edad real del universo podría ser mucho mayor que las estimaciones que hace la comunidad científica en la actualidad. Por otra parte, precisamente por la inevitabilidad del universo, tanto en términos de tiempo como de tamaño, el término universo se utiliza muy a menudo de forma errónea en el lenguaje común para referirse al universo observable. Esto se debe a que, como hemos explicado anteriormente, los fenómenos físicos inobservables son paradigmáticamente indescriptibles para el conocimiento científico humano.