Se ha preguntado, ¿qué será de nuestro universo en el futuro?

Nuestro universo se está expandiendo. La formidable cantidad de evidencias científicas de la expansión no deja lugar a dudas. La historia del universo es la historia de los diferentes procesos físicos que han tenido lugar desde una fase muy homogénea, ultradensa y caliente cuando se expandía a un ritmo vertiginoso, hasta el universo frío, apacible y estructurado que nos muestran los telescopios. (Lea “Mi tiempo aquí ha sido productivo”: la despedida del robot de la NASA en Marte)

Pero no hablaremos hoy del pasado, sino del futuro del universo. ¿Qué hará? ¿Cómo será su expansión? ¿Qué consecuencias tendrá esta expansión? (Lea La ciencia detrás de las burbujas del champán)

Para calibrar cuánto se ha expandido nuestra comprensión del universo recordemos que hace apenas cien años, no sabíamos que existían cientos de miles de millones de galaxias. No se habían formulado las leyes de la física cuántica, ni se había descubierto el neutrón ni la antimateria. Hoy la cosmología es un área efervescente, que ha crecido gracias al intercambio entre las teorías de la física fundamental y las observaciones con tecnologías cada vez más sofisticadas. Gracias a esa compresión es que podemos anticipar el futuro del universo.

La física es experta prediciendo, y lo hace con más dignidad y eficiencia que la bola de cristal, el Tarot, la borra del café o los horóscopos. La física nos permite predecir el comportamiento de un sistema físico si conocemos las leyes que lo gobiernan, por una parte, y si sabemos cuál es el estado del sistema en un determinado instante, por otra; porque las ecuaciones nos permiten propagar el estado actual, hacia el futuro; conocer su evolución.

Los ejercicios de física elemental de nuestros agobios en bachillerato ilustran adecuadamente el proceso: una pelota se lanza desde una determinada posición y con una velocidad conocida. Esas son las condiciones iniciales o el estado del sistema. La ley de evolución es la segunda Ley de Newton que nos permite anticipar el estado en cualquier tiempo posterior, dónde y con qué velocidad va chocar contra el suelo, por ejemplo.

Pero volvamos al universo. Conocer su estado significa conocer varias cosas. En primer lugar, el ritmo actual con el que se está expandiendo, es decir, cuánto se incrementa la velocidad de recesión de las galaxias con la distancia. Esta cantidad se llama constante de Hubble y conocemos su valor con suficiente exactitud.

Además, necesitamos conocer las proporciones actuales de todo aquello que cree gravedad, porque la gravedad gobierna la expansión. Diversas observaciones permiten concluir que, actualmente, del total del contenido de masa – energía de nuestro universo, 30% corresponde a la materia. A la radiación electromagnética le corresponde un porcentaje insignificante, menos de una milésima por ciento. El 70% restante lo constituye la energía del vacío o constante cosmológica.

Estos valores deben ser insertados en la ecuación de evolución para que ella nos diga cómo va a ser la expansión del universo en el futuro.

La ecuación de evolución se conoce con el nombre de ecuación de Friedman y viene de la relatividad general, nuestra mejor descripción de la gravitación. Al resolver la ecuación de evolución, la solución nos dice que nuestro universo está en una fase acelerada y a medida que pase el tiempo tenderá a una expansión exponencial.

Como consecuencia de la expansión acelerada, las galaxias traspasarán la frontera más allá de donde su luz nos pueda llegar, y quedarán fuera de nuestro campo visual. Para todo tipo de efectos, ellas habrán desaparecido. El universo pleno de galaxias que nos ha retratado el Hubble y el JamesWebb simplemente no existirá. La Vía Láctea estará sola con las pocas galaxias cercanas que no se alejan actualmente.

Este escenario plantea un problema profundo, porque en el futuro las evidencias del Big Bang se habrán perdido irremediablemente. No habrá galaxias para verlas alejando, y la radiación cósmica de fondo, gran evidencia del Big Bang, se hará tan débil por la expansión, que será indetectable.

Vivimos en la época privilegiada en la que podemos tener a la vez evidencias del Big Bang, y de la aceleración de la expansión.

Los presuntos astrónomos de esa época futura que consigan nuestros textos, cursos y videos de YouTube sobre cosmología, tendrán que reconstruir la historia y entender que hubo un Big Bang, que hubo millones de millones de galaxias, y que la expansión exponencial producida por la energía del vacío, arrasó con la evidencia y produjo un universo solitario, frío y oscuro.

Ese es lo que ocurrirá en el futuro. La física sabe.

* Profesor de la Universidad Industrial de Santander @hectorrago

Realizador de los podcasts de @AstroAlAire

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Nuestro universo se está expandiendo. La formidable cantidad de evidencias científicas de la expansión no deja lugar a dudas. La historia del universo es la historia de los diferentes procesos físicos que han tenido lugar desde una fase muy homogénea, ultradensa y caliente cuando se expandía a un ritmo vertiginoso, hasta el universo frío, apacible y estructurado que nos muestran los telescopios. (Lea “Mi tiempo aquí ha sido productivo”: la despedida del robot de la NASA en Marte)

Pero no hablaremos hoy del pasado, sino del futuro del universo. ¿Qué hará? ¿Cómo será su expansión? ¿Qué consecuencias tendrá esta expansión? (Lea La ciencia detrás de las burbujas del champán)

Para calibrar cuánto se ha expandido nuestra comprensión del universo recordemos que hace apenas cien años, no sabíamos que existían cientos de miles de millones de galaxias. No se habían formulado las leyes de la física cuántica, ni se había descubierto el neutrón ni la antimateria. Hoy la cosmología es un área efervescente, que ha crecido gracias al intercambio entre las teorías de la física fundamental y las observaciones con tecnologías cada vez más sofisticadas. Gracias a esa compresión es que podemos anticipar el futuro del universo.

La física es experta prediciendo, y lo hace con más dignidad y eficiencia que la bola de cristal, el Tarot, la borra del café o los horóscopos. La física nos permite predecir el comportamiento de un sistema físico si conocemos las leyes que lo gobiernan, por una parte, y si sabemos cuál es el estado del sistema en un determinado instante, por otra; porque las ecuaciones nos permiten propagar el estado actual, hacia el futuro; conocer su evolución.

Los ejercicios de física elemental de nuestros agobios en bachillerato ilustran adecuadamente el proceso: una pelota se lanza desde una determinada posición y con una velocidad conocida. Esas son las condiciones iniciales o el estado del sistema. La ley de evolución es la segunda Ley de Newton que nos permite anticipar el estado en cualquier tiempo posterior, dónde y con qué velocidad va chocar contra el suelo, por ejemplo.

Pero volvamos al universo. Conocer su estado significa conocer varias cosas. En primer lugar, el ritmo actual con el que se está expandiendo, es decir, cuánto se incrementa la velocidad de recesión de las galaxias con la distancia. Esta cantidad se llama constante de Hubble y conocemos su valor con suficiente exactitud.

Además, necesitamos conocer las proporciones actuales de todo aquello que cree gravedad, porque la gravedad gobierna la expansión. Diversas observaciones permiten concluir que, actualmente, del total del contenido de masa – energía de nuestro universo, 30% corresponde a la materia. A la radiación electromagnética le corresponde un porcentaje insignificante, menos de una milésima por ciento. El 70% restante lo constituye la energía del vacío o constante cosmológica.

Estos valores deben ser insertados en la ecuación de evolución para que ella nos diga cómo va a ser la expansión del universo en el futuro.

La ecuación de evolución se conoce con el nombre de ecuación de Friedman y viene de la relatividad general, nuestra mejor descripción de la gravitación. Al resolver la ecuación de evolución, la solución nos dice que nuestro universo está en una fase acelerada y a medida que pase el tiempo tenderá a una expansión exponencial.

Como consecuencia de la expansión acelerada, las galaxias traspasarán la frontera más allá de donde su luz nos pueda llegar, y quedarán fuera de nuestro campo visual. Para todo tipo de efectos, ellas habrán desaparecido. El universo pleno de galaxias que nos ha retratado el Hubble y el JamesWebb simplemente no existirá. La Vía Láctea estará sola con las pocas galaxias cercanas que no se alejan actualmente.

Este escenario plantea un problema profundo, porque en el futuro las evidencias del Big Bang se habrán perdido irremediablemente. No habrá galaxias para verlas alejando, y la radiación cósmica de fondo, gran evidencia del Big Bang, se hará tan débil por la expansión, que será indetectable.

Vivimos en la época privilegiada en la que podemos tener a la vez evidencias del Big Bang, y de la aceleración de la expansión.

Los presuntos astrónomos de esa época futura que consigan nuestros textos, cursos y videos de YouTube sobre cosmología, tendrán que reconstruir la historia y entender que hubo un Big Bang, que hubo millones de millones de galaxias, y que la expansión exponencial producida por la energía del vacío, arrasó con la evidencia y produjo un universo solitario, frío y oscuro.

Ese es lo que ocurrirá en el futuro. La física sabe.

* Profesor de la Universidad Industrial de Santander @hectorrago

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