La relatividad nos dice que mirar objetos más distantes nos permite mirar más atrás en el tiempo, pero hay un límite de cuánto podemos retroceder.
Cuando miramos hacia el cielo nocturno, podemos ver varios tipos de objetos astronómicos. Van desde planetas, lunas y estrellas hasta nebulosas, cúmulos de estrellas y galaxias cercanas. Con telescopios mejores y más sofisticados, también podemos ver objetos más distantes y compactos, como galaxias lejanas, cúmulos de galaxias y estrellas de neutrones .
¡No debería sorprenderte que estos objetos estén muy lejos!
distancias y tiempo
la relatividad de Einstein implica que cuando miramos objetos distantes, vemos sus versiones históricas, porque la luz (y en consecuencia la información) tarda en llegar hasta nosotros debido a su velocidad limitada. Por lo tanto, a medida que observamos objetos más distantes, en realidad estamos mirando más atrás en el tiempo.
Por ejemplo, la luz del Sol tarda ocho minutos y medio en llegar hasta nosotros. Por lo tanto, en la Tierra, vemos la versión del Sol de 8,5 minutos de antigüedad, en lugar del Sol en su estado actual e inmediato. Si el Sol explotara repentinamente (hipotéticamente, por supuesto), solo lo sabríamos después de que hayan pasado más de ocho minutos.
Del mismo modo, la luz de la Gran Nube de Magallanes (LMC) tarda aproximadamente 200.000 años en llegar a la Tierra. Así, la Gran Nube de Magallanes que estamos observando actualmente tiene alrededor de 200.000 años. En este caso, la luz tarda mucho más en llegar a la Tierra (ya que está muy lejos, en comparación con el Sol). Por lo tanto, actualmente vemos una versión más antigua del LMC que el Sol.
Esto es cierto para todos los objetos en el universo. Además, cuando la medida de la distancia está en unidades de años luz, esa cifra es también el tiempo que tarda la luz de ese objeto en llegar a nosotros. Por ejemplo, la distancia a la estrella más brillante del cielo nocturno, Sirio, es de unos 8,6 años luz. Esto significa que, ahora mismo, cualquier luz emitida desde allí tardará 8,6 años en llegar hasta nosotros.
Es importante tener en cuenta que este tiempo que tarda la luz en llegar a nosotros que obtenemos de las unidades de años luz, es una cifra instantánea. El espacio entre la Tierra y estos objetos distantes también se expande continuamente. Por lo tanto, con el tiempo, la luz de estos objetos necesitará aún más tiempo para llegar a nosotros, a medida que aumenta la distancia entre la Tierra y los objetos. Esto se vuelve relevante cuando hablamos de cosas como los objetos más distantes que jamás hayamos observado.
Por ejemplo, la estrella individual más distante que hemos observado se denomina WHL0137-LS, también llamada Earendel. Es una estrella que actualmente se encuentra a unos 28 mil millones de años luz de nosotros. Dicho esto, el análisis fotométrico de la luz que observamos de esta estrella implica que tardó aproximadamente 12.900 millones de años en llegar hasta nosotros.
Esta discrepancia se produce debido a la expansión del universo. Además, la luz que sale de Eärendel en este mismo instante tardaría 28.000 millones de años en llegar hasta nosotros. Otro efecto de la expansión del universo es que la luz de los objetos más lejanos aún no nos habría llegado. Si la tasa de expansión es lo suficientemente rápida, es posible que nunca llegue a la Tierra. Sin embargo, este artículo se centrará en lo que hay dentro del universo observable.
Entonces, ¿cuánto atrás en el tiempo podemos ver? Las estimaciones actuales indican que el universo tiene alrededor de 13.700 millones de años. ¿Podemos ver la luz que ha estado viajando durante tanto tiempo?
Resulta que hay un límite para esto. No podemos ver la luz que tiene 13.700 millones de años, formada en el instante del Big Bang, ni durante el período inmediatamente posterior. En pocas palabras, este límite sugiere que no podemos ver directamente cómo se veía el Big Bang o cómo apareció el universo en ese entonces.
El marco de tiempo más antiguo dentro del cual podemos observar el universo es durante la creación de la radiación de fondo cósmica (CMBR). Tuvo lugar aproximadamente 380.000 años después del Big Bang. Entonces, para responder a la pregunta original: ¿qué tan atrás en el pasado podemos ver en el cielo nocturno? La respuesta es la edad del universo menos 380.000 años. De nuestras estimaciones actuales de la edad del universo, obtenemos un valor de alrededor de 13,320 millones de años de “visibilidad” en el tiempo.
época de recombinación
La creación del CMBR ocurrió durante un período que los científicos llaman la época de la recombinación. Antes de esta época, el universo tenía una temperatura tan alta que la materia solo existía como plasma, compuesto por átomos ionizados y electrones libres.
La luz (o fotones) que existía antes de la época de la recombinación contiene información sobre el universo muy primitivo, ¡y probablemente incluso sobre el Big Bang! Sin embargo, el plasma ionizado habría dispersado estos fotones con bastante eficacia. Los fotones rebotarían de una partícula cargada a la siguiente, manteniéndolas atrapadas y alterando sus propiedades. Como resultado, estos fotones no están disponibles para que los veamos, ya que en ese entonces no podían viajar libremente.
Durante la época de la recombinación, el universo se enfrió a unos 2700 grados centígrados. A esta temperatura, los iones y electrones se combinaron (de ahí el término ‘recombinación’) para formar los primeros átomos.
Los fotones presentes en ese momento no habrían sido dispersados por los átomos recién formados y, por lo tanto, se les permitió viajar libremente por primera vez. Estos fotones son lo que vemos como CMBR. Por lo tanto, CMBR es la reliquia de la radiación dejada por el Big Bang. Lo vemos en longitudes de onda de microondas, ya que la expansión del universo a lo largo del tiempo estiraría su longitud de onda a valores más largos. También gana la prestigiosa distinción como la cosa más antigua que podemos ver en el universo.
la edad oscura
Aunque hemos observado el CMBR, no se sabe mucho sobre el universo después de ese punto. Lo que siguió a la CMBR es lo que los científicos denominan la Edad Oscura. Una vez que la longitud de onda del CMBR se desplazó hacia la sección infrarroja del espectro, el universo habría aparecido oscuro para el ojo humano. No se sabe mucho sobre el universo durante esta etapa, ya que no ocurrió la producción de nuevos fotones. Solo después de la formación de las primeras estrellas, nuevos fotones comenzarían a formarse nuevamente.
En resumen, esta es la información actual que tenemos sobre el universo primitivo. Este conocimiento nos ha permitido desarrollar teorías y modelos cosmológicos que explican cómo el universo llegó a ser lo que es hoy. Sin embargo, con telescopios como JWST, que pueden descubrir estrellas y galaxias más distantes, podríamos aprender sobre las secuelas de la época de reionización. ¡El CMBR, sin embargo, seguirá siendo la característica observable más antigua de nuestro increíble universo!
Fuente:
- Epoch Of Recombination | COSMOS. Centre for Astrophysics and Supercomputing
- Large Magellanic Cloud. Tration
- Welch, B., Coe, D., Zackrisson, E., Mink, S. E. de ., Ravindranath, S., Anderson, J., … Vikaeus, A. (2022, November 1). JWST Imaging of Earendel, the Extremely Magnified Star at Redshift z = 6.2. The Astrophysical Journal Letters. American Astronomical Society.
- Hubble Telescope Spots the Most Distant Star Ever …. Smithsonian Institution
- Then vs. Now: The Age of the Universe. Tration
- ESA – Planck and the cosmic microwave background. esa.int
- J Miralda-Escude. (2003) [astro-ph/0307396] The Dark Age of the Universe. arXiv
- Welch, B., Coe, D., Diego, J. M., Zitrin, A., Zackrisson, E., Dimauro, P., … Broadhurst, T. (2022, March 30). A highly magnified star at redshift 6.2. Nature. Springer Science and Business Media LLC.