El radio del universo observable

En este momento la mejor estimación de cuando  ocurrió el Big Bang -aunque no me gusta tanto el   término porque implica algún tipo de explosión, en  realidad es una expansión del espacio, cuando el   espacio realmente comenzó a expandirse a partir de  una singularidad-, pero nuestra mejor estimación   de cuándo ocurrió esto es de hace 13,700 millones  de años. Y aunque estamos acostumbrados a lidiar   con números de miles de millones, especialmente  cuando hablamos de grandes cantidades de dinero   y otras cosas, ésta es una cantidad de tiempo  increíble, parece algo manejable, pero en realidad   no lo es. Y en futuros videos hablaré sobre la  escala de tiempo para entonces poder darnos cuenta   o comenzar a darnos cuenta de que en realidad no  podemos apreciar cuánto son 13,700 millones de   años. Y también quiero enfatizar que esta es la  mejor estimación hasta el momento, incluso en el   transcurso de mi vida, cuando supe del Big Bang o  la gran explosión y comencé a prestar atención a   cuál era la mejor estimación, este número ha  cambiado, así que sospecho que en el futuro   este número se volverá más exacto o cambiará de  nuevo; pero este es nuestro mejor estimado. Ahora,   dicho esto, quiero que pensemos en lo que esto  nos dice sobre el tamaño del universo observable.   Si la expansión comenzó hace 13,700 millones  de años, todo lo que conocemos en el universo   tridimensional se encontraba en un solo punto,  lo que más ha viajado cualquier fotón de luz y   que nos llega en este momento. Digamos que este es  mi ojo, estas son mis pestañas; si un fotón de luz   llega a mi ojo o al lente de un telescopio, lo más  que ha viajado son 13,700 millones de años, así   que podría haber viajado 13,700 millones de años.  Entonces, cuando vimos aquella representación   -creo que fue hace dos o tres videos- del universo  observable, teníamos este círculo y cuando vemos   luz proveniente de estos objetos remotos esa  luz nos llega justo aquí. Aquí es donde estamos,   y esa luz tardó 13,700 millones de años en llegar  a nosotros. Ahora, como estamos hablando de   distancias enormes y estamos hablando de escalas  de tiempo tan grandes en las que el espacio mismo   se está expandiendo, veremos en este video  que no debemos decir que este objeto de aquí,   este no está -lo pondré en mayúsculas-, esto no  está a 13,700 millones de años luz de distancia.   Si estuviéramos hablando de escalas de distancias  más pequeñas, la expansión del universo en sí   no supondría una gran diferencia. Y permíteme  dejarlo aún más claro: estoy hablando de un objeto   de allí, pero incluso podríamos hablar de esa  coordenada en el espacio, y de hecho debería decir   esa coordenada en el espacio-tiempo porque también  la estamos viendo en un determinado instante. Pero   esa coordenada no está a 13,700 millones de años  luz de nuestra coordenada actual. Y hay un par   de razones para pensar en esto. En primer lugar,  esa luz se emitió hace 13,700 millones de años,   cuando se emitió esa luz estábamos mucho más cerca  de esta coordenada, esta coordenada estaba mucho   más cerca de esta, el lugar en el universo donde  nos encontrábamos en ese instante, estaba mucho   más cerca de ese punto del universo. La otra cosa  en la que debemos pensar. Permíteme dibujarlo.   Imagina que han pasado 300,000 años desde la  expansión inicial de esta singularidad, así que   en este momento el universo tiene 300,000 años de  edad. Supongo que podríamos verlo de esa manera. Y   en primer lugar, en ese momento las cosas aún no  se han diferenciado de una manera significativa.   Hablaremos más de esto cuando veamos la radiación  de microondas cósmica de fondo. Pero en este   momento el universo era una especie de plasma casi  uniforme de hidrógeno candente, luego hablaremos   más al respecto, emitía radiación de microondas,  de lo cual también hablaremos más en detalle en un   futuro video. Pero pensemos en dos puntos en este  joven universo. Digamos que tienes este punto y   digamos que tienes la coordenada donde estamos  ahora. Y, de hecho, no lo pondré en el centro   porque creo que será más sencillo de visualizar  si no está en el centro. Y digamos que en esta   etapa muy temprana del universo, si pudieras medir  esto de forma instantánea, esta distancia mediría   30 millones de años luz, esta distancia mediría  30 millones de años luz. Y digamos que justo en   este punto -este objeto de aquí que dibujaré en  este color-, este objeto de aquí emite un fotón,   tal vez en el rango de frecuencia de microondas, y  veremos que estaba emitiendo en ese rango. Así que   emite un fotón, y ese fotón viaja a la velocidad  de la luz, es luz, y entonces ese fotón dice   "Bueno, sólo tengo que recorrer 30 millones de  años luz, eso no es tan malo; llegaría allí en   30 millones de años". Y voy a hacer esto de forma  discreta, las matemáticas son más complicadas   de lo que estoy haciendo aquí, pero sólo quiero  darles una idea de lo que está pasando. Así que   el fotón dice "Bueno, en unos 10 millones de años  llegaré a esta coordenada más o menos, debería   estar aproximadamente a ⅓ de la distancia". Pero  ¿qué sucede en el transcurso de esos 10 millones   de años? Bueno, en el transcurso de esos 10  millones de años el universo se ha expandido   un poco más o quizás se ha expandido mucho más.  Permíteme dibujar el universo expandido. Entonces,   después de 10 millones de años el universo podría  verse así, podría haberse expandido bastante así   que esto es 10 millones de años en el futuro. Y  en una escala de tiempo cosmológica el universo   todavía está en su infancia, porque estamos  hablando de 13,700 millones de años. Entonces,   después de 10 millones de años el universo podría  verse así, podría haberse expandido bastante:   esta coordenada donde estamos ubicados hoy en  este momento ahora está hasta aquí y la coordenada   donde se emitió originalmente el fotón está ahora  ubicada por acá, y ese fotón que dijo "Ok, después   de 10 millones de años luz voy a llegar aquí". Y  es un aproximado; lo hago de una manera discreta   porque sólo quiero darte una idea. Entonces esa  coordenada donde el fotón llega aproximadamente en   10 millones de años luz está por aquí. El universo  entero se ha expandido, todas las coordenadas se   han alejado unas de otras. Ahora, ¿qué acaba  de pasar aquí? El universo se ha expandido:   esta distancia que era de 30 millones de años  luz ahora. Recuerda que estoy aproximando las   cantidades, no conozco los números exactos,  esto es para darte una idea de lo que está   sucediendo. Esta distancia ahora ya no es de 30  millones de años luz, quizás sean 100 millones,   así que ahora están a 100 millones de años luz  de distancia entre sí; el universo se expande,   estas coordenadas, el espacio en realidad, se  está extendiendo. Podrías imaginar que esto es   la superficie de un globo que se está estirando.  Y entonces esta coordenada donde se encuentra   este fotón de luz después de 10 millones de años,  porque ha estado viajando durante 10 millones de   años, en realidad se encuentra a una distancia  mucho mayor, esa distancia ahora podría tal vez   ser más o menos 30 millones de años luz. Y las  matemáticas no son exactas aquí, no he hecho   cálculos para resolverlo. Así que imaginemos  que está a 30 millones de años luz, aunque en   realidad ni siquiera debería hacerlo en la misma  proporción debido a la distancia que ha recorrido   el fotón y la distancia que debe recorrer.  Ahora que el espacio se ha expandido no será   completamente lineal, al menos cuando lo pienso en  mi cabeza no debería serlo, creo, pero no podría   asegurarlo. Quizá la distancia que recorrió ahora  sea de 20 millones de años luz porque cada vez que   recorre cierta distancia el espacio que había  atravesado se había estirado. Entonces, aunque   viajó durante 10 millones de años, el espacio que  atravesó ya no es sólo de 10 millones de años luz,   sino que ahora se extiende a 20 millones de años  luz, y la distancia que le falta por recorrer   ya no es de sólo 20 millones de años luz, ahora  podrían ser 80 millones de años luz. Y es posible   que este fotón se sienta frustrado; aunque hay  una forma optimista de verlo, puede decir "Guau,   pude recorrer 20 millones de años luz en sólo 10  millones de años, parece que me estoy moviendo   más rápido que la velocidad de la luz". Aunque  en realidad esto se debe a que las coordenadas   espaciales se están extendiendo, así que  el fotón se mueve a la velocidad de la luz,   pero la distancia que realmente atravesó en 10  millones de años es más de 10 millones de años   luz, son 20 millones de años luz. Por lo tanto,  no se puede multiplicar una tasa por el tiempo   en estas escalas cosmológicas, especialmente  cuando las coordenadas de distancia misma   se están alejando unas de otras. Pero creo que  puedes ver más o menos hacia dónde va esto. Bien,   este fotón dice "Oh, bueno; si estos son 80  millones de años luz, en otros 40 millones de   años luz tal vez llegaré aquí". Pero la realidad  es que después de 40 millones de años, 40 millones   de años después, ahora el universo se ha expandido  aún más. Ni siquiera dibujaré toda la burbuja,   pero el lugar desde donde se emitió este fotón  podría estar por aquí y ahora nuestra coordenada   actual está aquí, y el lugar donde llegó la luz  después de 10 millones de años está ahora aquí,   y ahora este fotón de luz después de 40 millones  de años tal vez esté por aquí. Por lo que ahora   la distancia entre estos dos puntos, cuando  comenzamos era de 10 millones de años luz,   luego pasó a 20 millones de años luz, quizá ahora  esté en el orden de mil millones de años luz y   tal vez esta distancia aquí. Recuerda que sólo  estoy inventando estos números, y probablemente   sea demasiado grande para este punto. Tal vez esto  sea ahora de 100 millones de años luz, ahora son   100 millones de años luz, y tal vez esta distancia  aquí es de 500 millones de años luz y quizá ahora   la distancia total entre los dos puntos sea de  mil millones de años luz. Seguramente el fotón   podría frustrarse, pues a medida que recorre  más distancia mira hacia atrás y dice "Guau,   en sólo 50 millones de años he podido recorrer 600  millones de años luz; eso es bastante bueno". Pero   está frustrado porque lo que pensaba que tenía  que recorrer en sólo 30 millones de años luz de   distancia sigue extendiéndose, porque el espacio  mismo se sigue expandiendo. Entonces, en realidad,   regresando a la idea original, este fotón que  acaba de llegar a nosotros ha estado viajando,   digamos que ha recorrido 13,400 millones de  años luz, nos está llegando justo ahora. Así que   permíteme avanzar 13,400 millones de años desde  este punto hasta el presente. Entonces, si dibujo   todo el universo visible justo aquí, el fotón  de luz fue emitido en este punto, justo aquí,   nosotros nos encontramos justo acá. Y permíteme  aclarar algo: si estoy dibujando todo el universo   observable, nosotros deberíamos encontrarnos en  el centro, porque podemos observar lo más lejano   a la misma distancia, realmente podemos observar  la misma distancia en cualquier dirección, así que   quizá deba dibujarnos en el centro. Entonces, si  esto fuera todo el universo observable y el fotón   que fue emitido desde aquí hace 13,400 millones de  años, es decir, 300,000 años después del Big Bang,   y apenas está llegando a nosotros, la realidad  es que el fotón ha estado viajando durante 13,400   millones de años. Pero lo que es un poco loco es  que este objeto, ya que al expandirse el universo   nos hemos estado alejando el uno del otro, y según  nuestras mejores estimaciones, este objeto estará   a unos 46,000 millones de años luz de distancia  de nosotros. Y quiero dejarlo muy claro: este   objeto está ahora a 46,000 millones de años luz  de nosotros, y con base en esa luz que ha estado   viajando 13,400 millones de años para alcanzarnos,  la luz es la única forma que tenemos de pensar en   la distancia. Podríamos pensar que tal vez esté  a 13,400 millones de años luz de distancia,   pero la realidad es que, si tuvieras una regla  enorme con la que pudieras medir los años luz en   el espacio en un instante, este espacio aquí se ha  extendido tanto que ahora está a 46,000 millones   de años luz. Y sólo para darte una pista de cuando  hablamos de la radiación de microondas cósmica de   fondo, ¿cómo se verá este punto en el espacio que  en realidad está a 46,000 millones de años luz de   distancia, pero cuyo fotón sólo tardó 13,700  millones de años en llegar a nosotros?, ¿cómo   se verá esto? Nos referimos a los fotones que nos  llegan en este momento; esos fotones salieron hace   13,400 millones de años, entonces esos fotones  son los fotones que se emitieron desde esta   estructura primitiva, desde esta neblina candente  de plasma de hidrógeno. Así que lo que vamos a ver   es esta neblina de plasma candente, un plasma no  diferenciado en átomos estables adecuados, mucho   menos diferenciado en estrellas y galaxias, pero  candente. La realidad actual de este punto en el   espacio que está a 46,000 millones de años luz es  que probablemente ya esté diferenciado en átomos   estables, estrellas, planetas y galaxias. Y,  francamente, si existiera una civilización allí en   este momento y si estuvieran sentados observando  fotones emitidos desde nuestras coordenadas,   desde nuestro punto en el espacio en este momento,  ellos no podrían vernos como estamos actualmente,   sino que nos van a ver como éramos hace 13,400  millones de años, van a ver el estado súper   primitivo de nuestra región del espacio cuando en  realidad era sólo un plasma candente. Y hablaremos   más sobre esto en el próximo video. Pero piénsalo,  cualquier fotón que provenga de ese periodo en   el tiempo, desde cualquier dirección y que haya  estado viajando durante 13,400 millones de años   desde cualquier dirección, vendrá de ese estado  primitivo o se habría emitido cuando el universo   estaba en ese estado primitivo, cuando era sólo  ese plasma candente, esta masa indiferenciada. Y   con suerte esto te dará una idea de dónde proviene  la radiación de microondas cósmica de fondo.