El Big Bang y la superficie de última dispersión

El objeto más distante que podemos observar a simple vista es la galaxia de Andrómeda, conocida también como M31, la cual se encuentra a 2,5 millones de años luz de distancia. Es decir, la luz procedente de M31, que viaja a una velocidad de 300.000 Km/s aproximadamente, tarda 2,5 millones de años en llegar hasta nosotros, por lo que vemos cómo era esta galaxia hace 2,5 millones de años y no cómo es ahora. Por tanto, mirar objetos muy distantes significa verlos cómo eran en el pasado y cuanto más distante está un objeto, más aún retrocederemos en el pasado del objeto que estemos observando. No obstante, cuando observamos los objetos de la vida cotidiana que tenemos a nuestro alrededor, las distancias son tan cortas que el tiempo que transcurre en llegarnos su imagen hasta nosotros es ínfimo y podemos considerar que vemos el objeto tal y como es en ese momento en el que lo estamos observando.

A veces me he preguntado si con telescopios lo suficientemente potentes seríamos capaces de observar objetos tan distantes, no solo espacialmente sino temporalmente también, de manera que pudiéramos contemplar el mismísimo origen del universo o Big Bang. ¿Hasta dónde podríamos alcanzar con nuestras observaciones?

Se estima que el origen del universo o Big Bang sucedió hace unos 13.800 millones de años, pero al principio era opaco, ya que los fotones no se podían propagar. Los electrones se movían libremente, sin ninguna dependencia de los núcleos atómicos, y los fotones tienen predilección por chocar contra partículas libres cargadas eléctricamente.

Poco a poco el universo se expandía, bajando la temperatura y por tanto su energía, hasta que unos 380.000 años después del Big Bang, los electrones y protones pudieron asociarse formando átomos neutros, de manera que los fotones ya se podían mover libremente (1). A esta región del espacio opaca y que no podemos observar, se le conoce como la superficie de última dispersión. Por lo tanto el límite visible en nuestras observaciones, vendría determinado por la superficie de última dispersión, la cual constituye una barrera o muro infranqueable a partir del cual no podemos observar nada.

 

Historia del universo. Fuente: ESA.

 

Los fotones que pudieron atravesar la superficie de última dispersión, debido a la expansión del universo, han ido alargando su longitud de onda que inicialmente estaba en el rango de la luz visible, pero que en nuestros días nos llega en forma de microondas. Esta radiación fue descubierta por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson en 1964 cuando trabajaban en un nuevo tipo de antena. A ambos les fue concedido el Premio Nobel de Física en 1978 por tal descubrimiento.

A pesar de que la edad del universo es de 13.800 millones de años, esto no significa que su tamaño se corresponda con 13.800 millones de años luz. No olvidemos que cuando hablamos de años luz, nos estamos refiriendo a distancias y no a tiempo. Debido a su propia expansión, el universo visible se corresponde con una esfera que tiene a la Tierra en el centro y un radio de unos 46.500 millones de años luz.

 

Ilustración a escala logarítmica del universo observable. Autor Pablo Carlos Budassi.

 

Volviendo a mi reflexión sobre los objetos más distantes que hoy día se pueden llegar a observar con los medios y telescopios actuales, cabe reseñar que la galaxia más antigua y lejana conocida a día de hoy es GN-z11. Esta galaxia se encuentra en la constelación de la Osa Mayor, y fue descubierta en 2016 llevando al límite el poder de resolución del telescopio espacial Hubble. GN-z11 es observada como era hace 13.400 millones de años, solo 400 millones de años después del Big Bang y se encuentra a una distancia de 32.000 millones de años luz. Este último dato puede parecer poco coherente si consideramos que la edad del universo es de 13.800 millones de años, pero como comentábamos anteriormente el tamaño del universo observable, debido a su propia expansión, es el correspondiente a una esfera de radio 46.500 millones de años luz en cuyo centro estaría la Tierra. Esto no quiere decir, ni mucho menos, que la Tierra sea el centro del universo, sino que el centro del universo lo constituiría cualquier lugar desde el cual lo observáramos.

 

Galaxia GN-z11. Fuente: NASA/ESA/P. Oesch (Yale University).

 

(1) A este periodo a partir del cual se forman los átomos y en el que el universo se hace transparente a la radiación, se le denomina recombinación.

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