El telescopio espacial Hubble rompió en 2016 el récord de distancia cósmica mediante la medición de la galaxia más lejana jamás vista en el universo. Esta galaxia muy brillante, llamada GN-z11, envió su luz hace 13,4 mil millones de años, sólo 400 millones de años después del Big Bang. GN-z11 se encuentra en la dirección de la constelación de la Osa Mayor.
Esta animación muestra la ubicación de la galaxia GN-Z11. El vídeo comienza en la Osa Mayor, a continuación, se acerca al campo Norte de galaxias, y termina con una imagen de la galaxia GN-z11. Esta se muestra tal y como era hace 13,4 mil millones de años, cuando el universo tenía sólo el tres por ciento de su edad actual. Créditos: NASA, ESA y G. Bacon (STScI), P. Oesch (Universidad de Yale), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Universidad de Yale), y G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz).–
La combinación de imágenes del Hubble y Spitzer revelan que GN-z11 es 25 veces más pequeña que la Vía Láctea y que tiene sólo uno por ciento de la masa de nuestra galaxia. Sin embargo, la “recién nacida” GN-z11 está creciendo rápidamente, formando estrellas a una velocidad 20 veces mayor que nuestra galaxia en la actualidad.
En 2020 un equipo de astrónomos utilizando el telescopio Keck I dedujeron que la galaxia GN-z11 es tan distante que define el límite mismo del propio universo observable. Debido a la expansión del universo, a pesar de que la galaxia GN-z11 tiene 13,4 mil millones de años, su luz ha viajado 32 mil millones de años luz para llegar hasta nosotros.
La observación se hizo en luz ultravioleta , ya que esa es el área del espectro electromagnético en las que se encontran las firmas químicas desplazadas al rojo. El telescopio espacial Hubble detectó la firma varias veces en el espectro de GN-z11. Sin embargo, incluso el Hubble no puede resolver las líneas de emisión ultravioleta en el grado que se necesita. Así los astrónomos de este último estudio usaron a el espectrógrafo terrestre más actualizado hasta el momento llamado MOSFIRE, que está montado en el telescopio Keck I en Hawái.
MOSFIRE capturó las líneas de emisión de GN-z11 en detalle, lo que permitió al equipo hacer una estimación mucho mejor de su distancia de lo que era posible a partir de datos anteriores. Los astrónomos usan un valor conocido como el número de corrimiento al rojo denotado por z.
El Universo es plano, si como lees, pero decir que es plano y dejarlo ahí no es suficiente, hay que explicarlo un poco, agárrate en un universo plano que vamos a explicarlo. De acuerdo con la teoría de la Relatividad General de Einstein, el espacio se curva con la masa. Como resultado de esto, la densidad del universo (cuánta masa se ha extendido sobre su volumen) determinará su forma.
Los astrofísicos han calculado la «densidad crítica» del universo. La densidad crítica es proporcional al cuadrado de la constante de Hubble, que se usa para medir la tasa de expansión del universo. Os explico qué es la constante de Hubble (H):
Según la ley pronosticada por la teoría de Fridman y demostrada por Hubble en sus observaciones, las galaxias se alejan de nosotros a velocidades v proporcionales a las distancias d hasta ellas, conforme más alejadas están mayor es el valor de la velocidad, para las galaxias próximas se demuestra que: v = H d donde H es el coeficiente de proporcionalidad (constante de Hubble) que se determina a partir de observaciones.
Esta ley muestra que no hay observadores privilegiados en el Universo. A causa del efecto Doppler, el alejamiento de las galaxias provoca el desplazamiento de sus lineas de emisión hacia el lado rojo del espectro. La dependencia del corrimiento al rojo z (desplazamiento de la frecuencia en el espectro electromagnético) de la velocidad de alejamiento v se expresa mediante la siguiente formula:
z = v/c (c es la velocidad de la luz)
Sí en esa formula introducimos la ley de Hubble, obtenemos la formula básica que se utiliza para determinar las distancias hasta las galaxias y cúmulos estelares!:
z = Hd / c
Seguimos hablando de la forma del Universo… La comparación de la densidad crítica con la densidad real puede ayudar a los científicos a comprender el cosmos. Si la densidad real del universo es menor que la densidad crítica, entonces no hay suficiente materia para detener la expansión del universo, y se expandirá para siempre. La forma resultante es curva como la superficie de una silla de montar, esto se conoce como un universo abierto.
Diferentes formas del Universo según su densidad. Créditos: Crédito: NASA / WMAP Science team.
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Si la densidad real del universo es mayor que la densidad crítica, entonces contiene suficiente masa para detener su expansión. En este caso, el universo es cerrado y finito, aunque no tiene fin, y tiene una forma esférica. Una vez que el universo deja de expandirse, comenzará a contraerse. Las galaxias dejarán de retroceder y comenzarán a acercarse cada vez más. Eventualmente, el universo sufrirá lo opuesto al Big Bang, el llamado «Big Crunch, esto se conoce como un universo cerrado.
Sin embargo, si el universo contiene aproximadamente la masa suficiente para detener la expansión, la densidad real del universo será igual a la densidad crítica. La velocidad de expansión disminuirá gradualmente, durante un tiempo infinito. En tal caso, el universo se considera plano e infinito en tamaño.
Las mediciones indican que el universo es plano, lo que sugiere que también es de tamaño infinito, pero no podemos ver todo el Universo, la velocidad de la luz nos limita ver el volumen del universo visible desde el Big Bang; Debido a que el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años, solo puedemo ver 13.800 millones de años luz de la Tierra, es decir solo puedemos ver el Universo observable desde nuestra posición.
Pero vivimos en un mundo en tres dimensiones, ¿cómo puedo imaginarme un Universo plano?, cuando decimos que el universo es plano no es en el mismo sentido en que por ejemplo un trozo de papel es plano, sino que significa que la geometría del universo es tal que las líneas paralelas nunca se cruzarán. Es decir dos fotones de luz nunca se cruzarían, por ejemplo si fuera esférico y lanzara un fotón desde cada lado de la esfera se terminarán cruzando en uno de los polos de la esfera, en nuestro universo todo viene de forma paralela, por tanto el Universo es plano por el comportamiento de la luz en el espacio.
Por tanto el Universo es plano y además se está acelerando, antes hemos dicho que el ser plano e infinito implica una desaceleracion pero… la expansión no se está frenando… se está acelerando esto es debido a la energía oscura… pero eso será otra historia en otra entrada 🙂
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