¿Cuál es la forma del Universo?

“¿Nuestro hermoso Universo es vertical, horizontal y / o circular?”, pregunta Aksil Tikjda en la página. Facebook desde Ciencia y futuro. Esta es nuestra pregunta de la semana. ¡Gracias a todos por su participación!

Un universo que durante mucho tiempo se consideró plano …

Entonces, ¿cuál es la forma del Universo? Durante una década, la respuesta pareció correcta: plana. Así, dos rayos de luz siempre pueden viajar en línea recta sin encontrarse. Sin embargo, un artículo publicado en 2019 en la revista Astronomía de la naturaleza por un equipo italiano vuelve a esa “planitud” que parecía tan bien integrada en el modelo cosmológico dominante. Sugiere que el Universo sería esférico y, por lo tanto, “cerrado”, lo que significa que un rayo de luz que comienza en un punto eventualmente volvería a su punto de partida. Por ahora, esta es una hipótesis de trabajo que aún no se ha decidido y que refleja el hecho de que los cosmólogos no están del todo satisfechos con su modelo.

… ¡pero eso puede ser esférico!

Para comprender, recuerde que la teoría general de la relatividad de Einstein cambió nuestra concepción del espacio y el tiempo: la materia dobla el espacio y la curvatura del espacio guía la luz. Es en el marco de la relatividad general que Georges Lemaître y Alexandre Friedmann imaginaron independientemente tres geometrías posibles según el contenido del Universo. Cada geometría está definida por una cierta curvatura del espacio, que puede ser positiva, cero o negativa. Si la densidad del material es mayor que un cierto valor crítico, igual a 10^-29g / cm3, o 0 punto 28 ceros seguidos de 1, por lo que el espacio tiene una curvatura positiva, el Universo podría representarse como una esfera con una geometría que no nos es familiar. Por ejemplo, la suma de los ángulos de un triángulo y sería mayor que 180 °.

Esta geometría asume un universo cerrado, porque la luz de una estrella eventualmente regresaría a su punto de partida. Este es el caso que se discute hoy en el artículo sobre Astronomía de la naturaleza. A pesar de que durante más de una década, según los datos de la sonda estadounidense Wmap y el observatorio europeo Planck, la curvatura cero ha sido favorecida por los cosmólogos. Un espacio con curvatura cero es la consecuencia de una densidad de materia exactamente igual a la densidad crítica. Corresponde a un Universo plano. Finalmente, la tercera geometría, la hiperbólica, es la que corresponde a una densidad de materia inferior a la densidad crítica. Entonces, el espacio es hiperbólico y se puede representar con la forma de una silla de montar, y la suma de los ángulos de un triángulo es menor que 180 °.

Crédito: Astronomía de la naturaleza

Cosmólogos en medio de un debate

Los satélites cosmológicos Wmap, lanzados en 2001, y Planck, en 2009, examinaron en detalle la primera luz en el Universo: el fondo cósmico difuso, que se emitió cuando el Cosmos tenía 380.000 años. Estas misiones se decidieron a favor de una curvatura cero del espacio y, por tanto, un universo de geometría plana. Esto favorece el modelo cosmológico llamado “Lambda CDM”, es decir, lambda Materia oscura fría donde el contenido del Universo está dominado casi en un 70% por energía oscura que acelera la expansión del Universo, mientras que la materia oscura – alrededor del 25% está en forma fría, es decir, interactúa muy débilmente con la materia ordinaria. Sin embargo, en los últimos años, varias observaciones parecen oponerse a las predicciones de este modelo. Primero, los teóricos y los observadores no tienen la misma estimación de la tasa de expansión del universo.

Con base en la hipótesis detallada en el artículo de Astronomía de la naturaleza, el hecho de que la luz de fondo cósmica difusa parece ser desviada por una cantidad de masa mayor que la asumida por el modelo actual. Como señalan los autores del artículo, “un universo cerrado podría explicar una explicación física de este efecto.“Una conclusión que llegó rápidamente a templar otra artículo. Los astrofísicos de la Universidad de Cambridge George Efstathiou y Steven Gratton explican que la anomalía de la gravedad puede deberse simplemente a un sesgo estadístico, insistiendo en que los datos deben volver a analizarse antes de abandonar el modelo del Universo, lo que explica muchas otras observaciones. Una cosa es cierta: ¡los cosmólogos están en medio de un debate!