Siempre que hablamos del universo en expansión, todos quieren saber cómo va a terminar esto. Seguro, ellos dicen, el hecho de que la mayoría de las galaxias que podemos ver se alejan de nosotros en todas direcciones es realmente interesante. Seguro, ellos dicen, el Big Bang tiene sentido, en que todo estaba más cerca hace miles de millones de años.

Pero, ¿cómo termina? ¿Esto durará para siempre? ¿Las galaxias finalmente se ralentizan? llegar a una parada, y luego volver juntos en un Big Crunch? ¿Tendremos un ciclo continuo de Big Bangs? ¿por los siglos de los siglos?

Hemos escrito un montón de artículos sobre diferentes aspectos de esta cuestión, y la conclusión actual a la que han llegado los astrónomos es que debido a que el universo es plano, nunca va a colapsar sobre sí mismo y comenzar otro Big Bang.

Pero espera, ¿Qué significa decir que el universo es "plano"? ¿Por qué es tan importante? y ¿cómo lo sabemos?

Antes de que podamos empezar a hablar sobre la planicidad del universo, tenemos que hablar de la planitud en general. ¿Qué significa decir que algo es plano?

Si estás en una habitación cuadrada y caminas por las esquinas, volverá a su punto de partida después de haber realizado cuatro giros de 90 grados. Puedes decir que tu habitación es plana. Esta es la geometría euclidiana.

Pero si haces el mismo viaje en la superficie de la Tierra. Comienza en el ecuador, hacer un giro de 90 grados, caminar hasta el Polo Norte, haz otro giro de 90 grados, volver al ecuador, otro giro de 90 grados y regrese a su punto de partida.

En una situación hiciste cuatro vueltas para volver a tu punto de partida, en otra situación, solo tomó 3. Eso es porque la topología de la superficie sobre la que caminaba decidió lo que sucede cuando da un giro de 90 grados.

Puedes imaginar un ejemplo aún más extremo, donde estás caminando dentro de un cráter, y se necesitan más de cuatro vueltas para volver a su punto de partida.

Otra analogía, por supuesto, es la idea de líneas paralelas. Si dispara dos líneas paralelas en el polo norte, se alejan el uno del otro, siguiendo la topología de la Tierra y luego volver a juntarse.

¿Lo tengo? Excelente.

Ahora, ¿qué pasa con el universo mismo? Puedes imaginar esa misma analogía. Imágenes volando al espacio en un cohete durante miles de millones de años luz, realizando maniobras de 90 grados y volviendo a su punto de partida.

No puedes hacerlo en tres o cinco, necesitas cuatro lo que significa que la topología del universo es plana. Que es totalmente intuitivo, ¿Derecha? Quiero decir, esa sería su suposición.

Pero los astrónomos eran escépticos y necesitaban saber con certeza, y entonces, se propusieron probar esta suposición.

Para probar la planicidad del universo, necesitaría viajar un largo camino. Y los astrónomos utilizan la mayor observación posible que pueden hacer. La radiación cósmica de fondo de microondas, el resplandor del Big Bang, visible en todas las direcciones como un corrido al rojo, momento de desvanecimiento cuando el universo se volvió transparente alrededor de 380, 000 años después del Big Bang.

Cuando se liberó esta radiación, el universo entero era aproximadamente 2, 700 C. Este fue el momento en que fue lo suficientemente frío como para que los fotones finalmente pudieran vagar por el universo. La expansión del universo extendió estos fotones a lo largo de su viaje de 13,8 mil millones de años, desplazándolos hacia el espectro de microondas, sólo 2,7 grados por encima del cero absoluto.

Con los telescopios espaciales más sensibles que tienen disponibles, los astrónomos pueden detectar pequeñas variaciones en la temperatura de esta radiación de fondo.

Y aquí está la parte que me sorprende cada vez que lo pienso. Estas pequeñas variaciones de temperatura corresponden a las estructuras de mayor escala del universo observable. Una región que era una fracción de grado más cálida se convirtió en un vasto cúmulo de galaxias, cientos de millones de años luz de diámetro.

La radiación cósmica de fondo de microondas solo da y da, y cuando se trata de averiguar la topología del universo, tiene la respuesta que necesitamos. Si el universo estuviera curvado de alguna manera, estas variaciones de temperatura parecerían distorsionadas en comparación con el tamaño real que vemos hoy en estas estructuras.

Pero no lo son. En lo mejor de su capacidad, El telescopio espacial Planck de la ESA, no puede detectar ninguna distorsión en absoluto. El universo es plano.

Bien, eso no es exactamente cierto. Según las mejores mediciones que los astrónomos hayan podido hacer, la curvatura del universo cae dentro de un rango de barras de error que indica que es plano. Las observaciones futuras de algún súper telescopio Planck podrían mostrar una ligera curvatura, pero por ahora, las mejores medidas que existen dicen… plano.

Decimos que el universo es plano y esto significa que las líneas paralelas siempre permanecerán paralelas. Los giros de 90 grados se comportan como verdaderos giros de 90 grados, y todo tiene sentido.

Pero, ¿cuáles son las implicaciones para todo el universo? ¿Qué nos dice esto?

Desafortunadamente, lo más importante es lo que no nos dice. Todavía no sabemos si el universo es finito o infinito. Si pudiéramos medir su curvatura, podríamos saber que estamos en un universo finito, y tenga una idea de cuál es su tamaño real real, más allá del universo observable que podemos medir.

Sabemos que el volumen del universo es al menos 100 veces más de lo que podemos observar. Por lo menos. Si las barras de error de planitud se bajan, aumenta el tamaño mínimo del universo.

Y recuerda, un universo infinito todavía está sobre la mesa.

Otra cosa que hace esto es que en realidad causa un problema para la teoría original del Big Bang, requiriendo el desarrollo de una teoría como la inflación.

Dado que el universo es plano ahora, debe haber sido plano en el pasado, cuando el universo era una singularidad increíblemente densa. Y para que mantenga este nivel de uniformidad durante 13,8 mil millones de años de expansión, en algo asombroso.

De hecho, Los astrónomos estiman que el universo debe haber sido plano a 1 parte dentro de 1 × 10 ⁵⁷ partes.

Lo que parece una loca coincidencia. El desarrollo de la inflación, sin embargo, resuelve esto, expandiendo el universo una cantidad incomprensible momentos después del Big Bang. Los universos anteriores y posteriores a la inflación pueden tener niveles de curvatura muy diferentes.

En los viejos tiempos, Los cosmólogos solían decir que la planitud del universo tenía implicaciones para su futuro. Si el universo tuviera una curva en la que pudieras completar un viaje completo con menos de cuatro vueltas, eso significaba que estaba cerrado y destinado a colapsar sobre sí mismo.

Y fueron más de cuatro vueltas, estaba abierto y destinado a expandirse para siempre.

Bien, eso realmente ya no importa. En 1998, los astrónomos descubrieron la energía oscura, que es esta fuerza misteriosa que acelera la expansión del universo. Si el universo está abierto, cerrado o plano, seguirá expandiéndose. De hecho, esa expansión se va a acelerar, para siempre.

Espero que esto les dé un poco más de comprensión de lo que los cosmólogos quieren decir cuando dicen que el universo es plano. ¿Y cómo sabemos que es plano? Mediciones muy precisas de la radiación cósmica de fondo de microondas.