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Universo observable

El universo observable es una región del universo con forma de bola que consta de toda la materia que se puede observar desde la Tierra o sus telescopios espaciales y sondas exploratorias en la actualidad; La radiación electromagnética de estos objetos ha tenido tiempo de llegar al Sistema Solar y a la Tierra desde el inicio de la expansión cosmológica . Inicialmente se estimó que podría haber 2 billones de galaxias en el universo observable. [7] [8] Ese número se redujo en 2021 a solo varios cientos de miles de millones según datos de New Horizons . [9] [10] [11] Suponiendo que el universo es isotrópico , la distancia al borde del universo observable es aproximadamente la misma en todas las direcciones. Es decir, el universo observable es una región esférica centrada en el observador. Cada lugar del universo tiene su propio universo observable, que puede superponerse o no con el centrado en la Tierra.

La palabra observable en este sentido no se refiere a la capacidad de la tecnología moderna para detectar luz u otra información de un objeto, ni a si hay algo que detectar. Se refiere al límite físico creado por la propia velocidad de la luz . Ninguna señal puede viajar más rápido que la luz. De ahí que exista una distancia máxima, llamada horizonte de partículas , más allá de la cual no se puede detectar nada, ya que las señales aún no podrían haber llegado hasta nosotros. A veces los astrofísicos distinguen entre el universo observable y el universo visible . El primero incluye señales desde el final de la época inflacionaria , mientras que el segundo incluye sólo señales emitidas desde la recombinación . [nota 2]

Según los cálculos, la actual distancia de movimiento con respecto a las partículas que emiten la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR), que representa el radio del universo visible, es de unos 14.000 millones de pársecs (unos 45.700 millones de años luz). La distancia comomóvil hasta el borde del universo observable es de unos 14,3 mil millones de pársecs (unos 46,6 mil millones de años luz), [12] aproximadamente un 2% más grande. Por tanto, se estima que el radio del universo observable es de unos 46,5 mil millones de años luz. [13] [14] Utilizando la densidad crítica y el diámetro del universo observable, se puede calcular que la masa total de materia ordinaria en el universo es aproximadamente1,5 × 10 53  kg . [15] En noviembre de 2018, los astrónomos informaron que la luz de fondo extragaláctica (EBL) ascendía a4 × 10 84 fotones. [16] [17]

A medida que la expansión del universo se acelera, todos los objetos actualmente observables, fuera del supercúmulo local , eventualmente parecerán congelarse en el tiempo, mientras emiten una luz progresivamente más roja y más débil. Por ejemplo, los objetos con el corrimiento al rojo actual z de 5 a 10 sólo serán observables hasta una edad de entre 4 y 6 mil millones de años. Además, la luz emitida por objetos actualmente situados más allá de una cierta distancia de movimiento (actualmente alrededor de 19 mil millones de pársecs) nunca llegará a la Tierra. [18]

Descripción general

Universo observable en función del tiempo y la distancia, en el contexto del Universo en expansión

Se desconoce el tamaño del universo y su extensión puede ser infinita. [19] Algunas partes del universo están demasiado lejos para que la luz emitida desde el Big Bang haya tenido tiempo suficiente para llegar a la Tierra o a los instrumentos espaciales y, por lo tanto, se encuentran fuera del universo observable. En el futuro, la luz de galaxias distantes habrá tenido más tiempo para viajar, por lo que se podría esperar que se puedan observar regiones adicionales. Las regiones distantes de los observadores (como nosotros) se están expandiendo más rápido que la velocidad de la luz, a velocidades estimadas por la ley de Hubble . [nota 3] La tasa de expansión parece estar acelerándose , cuya explicación se propuso explicar con la energía oscura .

Suponiendo que la energía oscura permanezca constante (una constante cosmológica inmutable ) de modo que la tasa de expansión del universo continúe acelerándose, existe un "límite de visibilidad futura" más allá del cual los objetos nunca entrarán en el universo observable en ningún momento en el futuro porque la luz emitida por los objetos fuera de ese límite nunca podrían llegar a la Tierra. Tenga en cuenta que, debido a que el parámetro de Hubble disminuye con el tiempo, puede haber casos en los que una galaxia que se aleja de la Tierra sólo un poco más rápido que la luz emita una señal que eventualmente llegue a la Tierra. [14] [20] Este límite de visibilidad futura se calcula a una distancia comoving de 19 mil millones de pársecs (62 mil millones de años luz), suponiendo que el universo seguirá expandiéndose para siempre, lo que implica la cantidad de galaxias que teóricamente pueden observarse en el futuro. El futuro infinito es sólo mayor que el número actualmente observable por un factor de 2,36 (ignorando los efectos del corrimiento al rojo). [nota 4]

En principio, en el futuro se podrán observar más galaxias; En la práctica, un número cada vez mayor de galaxias se desplazarán extremadamente al rojo debido a la expansión en curso, hasta el punto de que parecerán desaparecer de la vista y volverse invisibles. [21] [22] [23] Se define que una galaxia a una distancia comoving dada se encuentra dentro del "universo observable" si podemos recibir señales emitidas por la galaxia en cualquier época de su historia, digamos, una señal enviada desde la galaxia. sólo 500 millones de años después del Big Bang. Debido a la expansión del universo, puede haber alguna edad posterior en la que una señal enviada desde la misma galaxia nunca pueda llegar a la Tierra en ningún punto del futuro infinito, así, por ejemplo, es posible que nunca veamos cómo era la galaxia hace 10 mil millones de años. años después del Big Bang, [24] a pesar de que permanece a la misma distancia de movimiento menor que la del universo observable.

Esto se puede utilizar para definir un tipo de horizonte de sucesos cósmicos cuya distancia a la Tierra cambia con el tiempo. Por ejemplo, la distancia actual a este horizonte es de unos 16 mil millones de años luz, lo que significa que una señal de un evento que ocurre actualmente puede eventualmente llegar a la Tierra si el evento está a menos de 16 mil millones de años luz de distancia, pero la señal nunca llegará. llegar a la Tierra si el evento está más lejos. [14]

El espacio anterior a este horizonte de sucesos cósmicos se puede llamar "universo alcanzable", es decir, todas las galaxias más cercanas de lo que se podría alcanzar si saliéramos hacia ellas hoy, a la velocidad de la luz; todas las galaxias más allá son inalcanzables. [25] [26] La simple observación mostrará que el límite de visibilidad futuro (62 mil millones de años luz) es exactamente igual al límite alcanzable (16 mil millones de años luz) sumado al límite de visibilidad actual (46 mil millones de años luz). [27] [12]

El Universo alcanzable en función del tiempo y la distancia, en el contexto del Universo en expansión.

"El universo" versus "el universo observable"

Tanto los artículos de investigación populares como los profesionales en cosmología suelen utilizar el término "universo" para referirse a "universo observable". [ cita necesaria ] Esto puede justificarse sobre la base de que nunca podremos saber nada mediante observación directa sobre cualquier parte del universo que esté causalmente desconectada de la Tierra, aunque muchas teorías creíbles requieren un universo total mucho más grande que el universo observable. [ cita necesaria ] No existe evidencia que sugiera que el límite del universo observable constituya un límite en el universo en su conjunto, ni ninguno de los modelos cosmológicos convencionales propone que el universo tenga algún límite físico en primer lugar. Sin embargo, algunos modelos proponen que podría ser finito pero ilimitado, [nota 5] como un análogo de dimensiones superiores de la superficie 2D de una esfera que tiene un área finita pero no tiene aristas.

Es plausible que las galaxias dentro del universo observable representen sólo una fracción minúscula de las galaxias del universo. Según la teoría de la inflación cósmica introducida inicialmente por Alan Guth y D. Kazanas, [28] si se supone que la inflación comenzó aproximadamente 10 −37 segundos después del Big Bang y que el tamaño del universo antes de la inflación era aproximadamente igual a la velocidad de la luz multiplicada por su edad, eso sugeriría que en la actualidad el tamaño del universo entero es al menos1,5 × 10 34 años luz—al menos3 × 10 23 veces el radio del universo observable. [29]

Si el universo es finito pero ilimitado, también es posible que sea más pequeño que el universo observable. En este caso, lo que consideramos galaxias muy distantes pueden ser en realidad imágenes duplicadas de galaxias cercanas, formadas por la luz que ha circunnavegado el universo. Es difícil probar esta hipótesis experimentalmente porque diferentes imágenes de una galaxia mostrarían diferentes épocas de su historia y, en consecuencia, podrían parecer bastante diferentes. Bielewicz et al. [30] afirman establecer un límite inferior de 27,9 gigaparsecs (91 mil millones de años luz) en el diámetro de la última superficie de dispersión. Este valor se basa en un análisis de círculos coincidentes de los datos de 7 años de WMAP . Este enfoque ha sido cuestionado. [31]

Tamaño

Imagen de campo ultraprofundo del Hubble de una región del universo observable (el tamaño del área del cielo equivalente se muestra en la esquina inferior izquierda), cerca de la constelación de Fornax . Cada punto es una galaxia , formada por miles de millones de estrellas. La luz de las galaxias más pequeñas y más desplazadas al rojo se originó hace casi 13.800 millones de años .

La distancia comomoviente desde la Tierra hasta el borde del universo observable es de aproximadamente 14,26 giga parsecs (46,5 mil millones de años luz o 4,40 × 10 26  m) en cualquier dirección. El universo observable es, por tanto, una esfera con un diámetro de unos 28,5 gigaparsecs [32] (93 mil millones de años luz o 8,8 × 10 26  m). [33] Suponiendo que el espacio sea aproximadamente plano (en el sentido de ser un espacio euclidiano ), este tamaño corresponde a un volumen comomóvil de aproximadamente1,22 × 10 4  Gpc 3 (4,22 × 10 5  Gly 3 o3,57 × 10 80  m 3 ). [34]

Estas son distancias ahora (en tiempo cosmológico ), no distancias en el momento en que se emitió la luz. Por ejemplo, la radiación cósmica de fondo de microondas que vemos ahora fue emitida en el momento del desacoplamiento de fotones , que se estima ocurrió aproximadamente380.000 años después del Big Bang, [35] [36] que ocurrió hace unos 13.800 millones de años. Esta radiación fue emitida por materia que, mientras tanto, se ha condensado en su mayor parte en galaxias, y ahora se calcula que esas galaxias están a unos 46 mil millones de años luz de la Tierra. [12] [14] Para estimar la distancia a esa materia en el momento en que se emitió la luz, primero podemos observar que, según la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker , que se utiliza para modelar el universo en expansión, si recibimos luz con un corrimiento al rojo de z , entonces el factor de escala en el momento en que se emitió originalmente la luz viene dado por [37] [38]

.

Los resultados de nueve años de WMAP combinados con otras mediciones dan el corrimiento al rojo del desacoplamiento de fotones como z  = 1 091,64 ± 0,47 , [39] lo que implica que el factor de escala en el momento del desacoplamiento de fotones sería 11092,64 . Entonces, si la materia que originalmente emitió los fotones CMBR más antiguos tiene una distancia actual de 46 mil millones de años luz, entonces la distancia habría sido sólo de unos 42 millones de años luz en el momento del desacoplamiento.

La distancia que recorre la luz hasta el borde del universo observable es la edad del universo multiplicada por la velocidad de la luz , 13,8 mil millones de años luz. Esta es la distancia que ha recorrido un fotón emitido poco después del Big Bang, como uno del fondo cósmico de microondas , para llegar a los observadores en la Tierra. Debido a que el espacio-tiempo es curvo, correspondiente a la expansión del espacio , esta distancia no corresponde a la distancia real en ningún momento del tiempo. [40]

Materia y masa

Número de galaxias y estrellas.

Se estima que el universo observable contiene hasta 2 billones de galaxias [41] [42] [43] y, en general, hasta 10 24 estrellas [44] [45] – más estrellas (y, potencialmente, galaxias similares a la Tierra). planetas) que todos los granos de arena de playa del planeta Tierra . [46] [47] [48] Como se mencionó anteriormente, el número estimado de galaxias se redujo en 2021 a varios cientos de miles de millones según los datos de New Horizons . [9] [10] [11] El número total estimado de estrellas en un universo inflacionario (observadas y no observadas) es 10 100 . [49]

Contenido de materia: número de átomos

Suponiendo que la masa de materia ordinaria es aproximadamente1,45 × 10 53  kg como se analizó anteriormente, y asumiendo que todos los átomos son átomos de hidrógeno (que son aproximadamente el 74% de todos los átomos de la Vía Láctea en masa), el número total estimado de átomos en el universo observable se obtiene dividiendo la masa de materia ordinaria por la masa de un átomo de hidrógeno. El resultado son aproximadamente 10 80 átomos de hidrógeno, también conocido como número de Eddington .

Masa de materia ordinaria

La masa del universo observable a menudo se cita como 10,53 kg  . [50] En este contexto, la masa se refiere a la materia ordinaria (bariónica) e incluye el medio interestelar (ISM) y el medio intergaláctico (IGM). Sin embargo, excluye la materia oscura y la energía oscura . Este valor citado para la masa de materia ordinaria en el universo se puede estimar basándose en la densidad crítica. Los cálculos son sólo para el universo observable, ya que el volumen del conjunto es desconocido y puede ser infinito.

Estimaciones basadas en densidad crítica.

La densidad crítica es la densidad de energía para la cual el universo es plano. [51] Si no hay energía oscura, también es la densidad por la cual la expansión del universo se encuentra entre la expansión continua y el colapso. [52] De las ecuaciones de Friedmann , el valor de la densidad crítica es: [53]

donde G es la constante gravitacional y H = H 0 es el valor actual de la constante de Hubble . El valor de H 0 , dado por el Telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea, es H 0 = 67,15 kilómetros por segundo por megaparsec. Esto da una densidad crítica de0,85 × 10 −26  kg/m 3 , o aproximadamente 5 átomos de hidrógeno por metro cúbico. Esta densidad incluye cuatro tipos importantes de energía/masa: materia ordinaria (4,8%), neutrinos (0,1%), materia oscura fría (26,8%) y energía oscura (68,3%). [54]

Aunque los neutrinos son partículas del modelo estándar , se enumeran por separado porque son ultrarelativistas y, por lo tanto, se comportan como radiación y no como materia. La densidad de la materia ordinaria, medida por Planck, es el 4,8% de la densidad crítica total o4,08 × 10 −28  kg/m 3 . Para convertir esta densidad en masa debemos multiplicar por volumen, valor basado en el radio del "universo observable". Dado que el universo se ha estado expandiendo durante 13.800 millones de años, la distancia de movimiento (radio) es ahora de unos 46.600 millones de años luz. Por tanto, el volumen (4/3πr 3 ) es igual3,58 × 10 80  m 3 y la masa de la materia ordinaria es igual a la densidad (4,08 × 10 −28  kg/m 3 ) veces el volumen (3,58 × 10 80  m 3 ) o1,46 × 10 53  kg .

Estructura a gran escala

Los cúmulos de galaxias, como RXC J0142.9+4438, son los nodos de la red cósmica que impregna todo el Universo. [55]
Vídeo de una simulación cosmológica del universo local, que muestra la estructura a gran escala de cúmulos de galaxias y materia oscura [56]

Los estudios del cielo y los mapas de las distintas bandas de longitud de onda de la radiación electromagnética (en particular la emisión de 21 cm ) han aportado mucha información sobre el contenido y el carácter de la estructura del universo . La organización de la estructura parece seguir un modelo jerárquico con organización hasta la escala de supercúmulos y filamentos . Más grande que esto (en escalas entre 30 y 200 megaparsecs), [57] no parece haber una estructura continua, un fenómeno al que se ha hecho referencia como el Fin de la Grandeza . [58]

Paredes, filamentos, nodos y huecos.

Mapa de la red cósmica generado a partir de un algoritmo inspirado en el moho [59]

Podría decirse que la organización de la estructura comienza en el nivel estelar, aunque la mayoría de los cosmólogos rara vez abordan la astrofísica a esa escala. Las estrellas se organizan en galaxias , que a su vez forman grupos de galaxias , cúmulos de galaxias , supercúmulos , láminas, paredes y filamentos , que están separados por inmensos vacíos , creando una vasta estructura similar a una espuma [60] a veces llamada "red cósmica". Antes de 1989, se suponía comúnmente que los cúmulos de galaxias virializados eran las estructuras más grandes que existían y que estaban distribuidos más o menos uniformemente por todo el universo en todas direcciones. Sin embargo, desde principios de los años 1980, se han descubierto cada vez más estructuras. En 1983, Adrian Webster identificó el Webster LQG , un gran grupo de cuásares formado por cinco cuásares. El descubrimiento supuso la primera identificación de una estructura a gran escala y ha ampliado la información sobre la agrupación conocida de la materia en el universo.

En 1987, Robert Brent Tully identificó el Supercúmulo Piscis-Cetus , el filamento de galaxia en el que reside la Vía Láctea. Tiene aproximadamente mil millones de años luz de diámetro. Ese mismo año, se descubrió una región inusualmente grande con una distribución de galaxias mucho menor que la media, el Vacío Gigante , que mide 1.300 millones de años luz de diámetro. Basándose en datos de estudios sobre el corrimiento al rojo , en 1989 Margaret Geller y John Huchra descubrieron la " Gran Muralla ", [61] una capa de galaxias de más de 500 millones de años luz de largo y 200 millones de años luz de ancho, pero sólo 15 millones de años luz. grueso. La existencia de esta estructura pasó desapercibida durante tanto tiempo porque requiere localizar la posición de las galaxias en tres dimensiones, lo que implica combinar información de ubicación de las galaxias con información de distancia procedente de corrimientos al rojo .

Dos años más tarde, los astrónomos Roger G. Clowes y Luis E. Campusano descubrieron el Clowes-Campusano LQG , un gran grupo de cuásares que medía dos mil millones de años luz en su punto más ancho y que era la estructura más grande conocida en el universo en el momento de su anuncio. . En abril de 2003 se descubrió otra estructura de gran escala, la Gran Muralla Sloan . En agosto de 2007 se detectó un posible supervacío en la constelación de Eridanus . [62] Coincide con el ' punto frío CMB ', una región fría en el cielo de microondas que es altamente improbable según el modelo cosmológico actualmente favorecido. Este supervacío podría causar el punto frío, pero para hacerlo tendría que ser increíblemente grande, posiblemente de mil millones de años luz de diámetro, casi tan grande como el Vacío Gigante mencionado anteriormente.

Problema no resuelto en física :

Las estructuras más grandes del universo son más grandes de lo esperado. ¿Son estas estructuras reales o fluctuaciones aleatorias de densidad?

Imagen simulada por computadora de un área del espacio de más de 50 millones de años luz de diámetro, que presenta una posible distribución a gran escala de fuentes de luz en el universo; las contribuciones relativas precisas de galaxias y cuásares no están claras.

Otra estructura a gran escala es el Protocúmulo SSA22 , un conjunto de galaxias y enormes burbujas de gas que mide unos 200 millones de años luz de diámetro.

En 2011, se descubrió un gran grupo de cuásares, el U1.11 , que mide unos 2.500 millones de años luz de diámetro. El 11 de enero de 2013 se descubrió otro gran grupo de cuásares, el Huge-LQG , que se midió en cuatro mil millones de años luz de diámetro, la estructura más grande conocida en el universo en ese momento. [63] En noviembre de 2013, los astrónomos descubrieron la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal , [64] [65] una estructura aún más grande, dos veces más grande que la anterior. Fue definido por el mapeo de estallidos de rayos gamma . [64] [66]

En 2021, la Sociedad Astronómica Estadounidense anunció la detección del Arco Gigante ; una cadena de galaxias en forma de media luna que abarca 3.300 millones de años luz de longitud, ubicada a 9.200 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Boötes a partir de observaciones capturadas por el Sloan Digital Sky Survey . [67]

Fin de la grandeza

El Fin de la Grandeza es una escala de observación descubierta a aproximadamente 100  Mpc (aproximadamente 300 millones de años luz) donde la irregularidad observada en la estructura a gran escala del universo se homogeneiza e isotropiza de acuerdo con el Principio Cosmológico . [58] A esta escala, no es evidente ninguna fractalidad pseudoaleatoria . [68]

Los supercúmulos y filamentos observados en estudios más pequeños son aleatorios hasta el punto de que la suave distribución del universo es visualmente evidente. No fue hasta que se completaron los estudios de corrimiento al rojo de la década de 1990 que se pudo observar con precisión esta escala. [58]

Observaciones

"La vista panorámica de todo el cielo en el infrarrojo cercano revela la distribución de galaxias más allá de la Vía Láctea . La imagen se deriva del Catálogo de fuentes extendidas (XSC) de 2MASS , más de 1,5 millones de galaxias, y del Catálogo de fuentes puntuales (PSC), de casi 0,5 mil millones de estrellas de la Vía Láctea Las galaxias están codificadas por colores según el ' corrimiento al rojo ' obtenido de los estudios UGC , CfA , Tully NBGC, LCRS, 2dF , 6dFGS y SDSS (y de varias observaciones compiladas por la Base de datos extragaláctica de la NASA ), o fotografías. -deducidas métricamente de la banda K (2,2 μm). Las azules son las fuentes más cercanas ( z < 0,01 ), las verdes están a distancias moderadas ( 0,01 < z < 0,04 ) y las rojas son las fuentes más distantes que resuelve 2MASS ( 0,04 < z <); 0.1 ). El mapa se proyecta con un área igual Aitoff en el sistema Galáctico (Vía Láctea en el centro)." [69]
Constelaciones agrupadas en cuadrantes galácticos (N/S, 1–4) y sus divisiones aproximadas frente a los cuadrantes celestes (NQ/SQ)

Otro indicador de una estructura a gran escala es el ' bosque Lyman-alfa '. Se trata de una colección de líneas de absorción que aparecen en los espectros de la luz de los cuásares , que se interpretan como indicativas de la existencia de enormes láminas delgadas de gas intergaláctico (principalmente hidrógeno ). Estas láminas parecen colapsar en filamentos, que pueden alimentar a las galaxias a medida que crecen donde los filamentos se cruzan o son densos. Una de las primeras pruebas directas de esta red cósmica de gas fue la detección en 2019, por parte de astrónomos del Clúster RIKEN para Investigación Pionera en Japón y la Universidad de Durham en el Reino Unido, de luz de la parte más brillante de esta red, rodeada e iluminada por un grupo de formando galaxias, actuando como linternas cósmicas para la fluorescencia de hidrógeno en el medio entre cúmulos a través de emisiones de Lyman-alfa. [70] [71]

En 2021, un equipo internacional, encabezado por Roland Bacon del Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (Francia), informó de la primera observación de una emisión Lyman-alfa extendida difusa de un corrimiento al rojo de 3,1 a 4,5 que trazaba varios filamentos de red cósmica en escalas de 2,5- 4 cMpc (megaparsecs en movimiento), en entornos filamentosos fuera de estructuras masivas típicas de nodos web. [72]

Se requiere cierta precaución al describir estructuras a escala cósmica porque a menudo son diferentes de cómo aparecen. Las lentes gravitacionales pueden hacer que una imagen parezca originarse en una dirección diferente a la de su fuente real, cuando los objetos en primer plano se curvan alrededor del espacio-tiempo (como lo predice la relatividad general ) y desvían los rayos de luz que pasan. De manera bastante útil, las lentes gravitacionales fuertes a veces pueden magnificar galaxias distantes, haciéndolas más fáciles de detectar. La débil lente del universo interpuesto en general también cambia sutilmente la estructura observada a gran escala.

La estructura a gran escala del universo también parece diferente si sólo se utiliza el corrimiento al rojo para medir las distancias a las galaxias. Por ejemplo, las galaxias detrás de un cúmulo de galaxias son atraídas hacia él y caen hacia él, por lo que sufren un desplazamiento hacia el azul (en comparación con cómo serían si no hubiera ningún cúmulo). En el lado cercano, los objetos están desplazados al rojo. Por lo tanto, el entorno del cúmulo parece algo limitado si se utilizan corrimientos al rojo para medir la distancia. El efecto opuesto se observa en las galaxias que ya están dentro de un cúmulo: las galaxias tienen algún movimiento aleatorio alrededor del centro del cúmulo, y cuando estos movimientos aleatorios se convierten en desplazamientos al rojo, el cúmulo parece alargado. Esto crea un " dedo de Dios ": la ilusión de una larga cadena de galaxias apuntando a la Tierra.

Cosmografía de la vecindad cósmica de la Tierra.

En el centro del supercúmulo Hidra-Centauro , una anomalía gravitacional llamada Gran Atractor afecta el movimiento de las galaxias en una región de cientos de millones de años luz de diámetro. Todas estas galaxias están desplazadas al rojo , de acuerdo con la ley de Hubble . Esto indica que se están alejando de nosotros y entre sí, pero las variaciones en su corrimiento al rojo son suficientes para revelar la existencia de una concentración de masa equivalente a decenas de miles de galaxias.

El Gran Atractor, descubierto en 1986, se encuentra a una distancia de entre 150 y 250 millones de años luz en dirección a las constelaciones de Hidra y Centauro . En sus alrededores predominan las grandes galaxias antiguas, muchas de las cuales chocan con sus vecinas o irradian grandes cantidades de ondas de radio.

En 1987, el astrónomo R. Brent Tully del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawaii identificó lo que llamó el Complejo de Supercúmulos Piscis-Cetus , una estructura de mil millones de años luz de largo y 150 millones de años luz de ancho en la que, afirmó, el supercúmulo local está integrado. [73]

Objetos más distantes

El objeto astronómico más distante identificado (a septiembre de 2022) es una galaxia clasificada como JADES-GS-z13-0 . [74] En 2009, se descubrió que un estallido de rayos gamma , GRB 090423 , tenía un corrimiento al rojo de 8,2, lo que indica que la estrella en colapso que lo provocó explotó cuando el universo tenía solo 630 millones de años. [75] La explosión ocurrió hace aproximadamente 13 mil millones de años, [76] por lo que los medios de comunicación citaron ampliamente una distancia de aproximadamente 13 mil millones de años luz, o a veces una cifra más precisa de 13,035 mil millones de años luz. [75]

Esta sería la "distancia de viaje de la luz" (ver Medidas de distancia (cosmología) ) en lugar de la " distancia adecuada " utilizada tanto en la ley de Hubble como para definir el tamaño del universo observable. El cosmólogo Ned Wright se opone al uso de esta medida. [77] La ​​distancia adecuada para un desplazamiento al rojo de 8,2 sería de aproximadamente 9,2 Gpc , [78] o unos 30 mil millones de años luz.

Horizontes

El límite de observabilidad en el universo lo establecen los horizontes cosmológicos que limitan, basándose en diversas limitaciones físicas, el grado en que se puede obtener información sobre diversos eventos en el universo. El horizonte más famoso es el horizonte de partículas que establece un límite en la distancia precisa que se puede ver debido a la edad finita del universo . Horizontes adicionales están asociados con la posible extensión futura de las observaciones, más grandes que el horizonte de partículas debido a la expansión del espacio , un "horizonte óptico" en la superficie de la última dispersión y horizontes asociados con la superficie de la última dispersión para neutrinos y ondas gravitacionales. .

Un diagrama de la ubicación de la Tierra en el universo observable. ( Imagen alternativa . )
Un mapa logarítmico del universo observable. De izquierda a derecha, las naves espaciales y los cuerpos celestes están ordenados según su proximidad a la Tierra.

Galería

Ver también

Notas

  1. ^ Multiplique el porcentaje de materia ordinaria dado por Planck a continuación, con la densidad de energía total dada por WMAP a continuación
  2. ^ Fue entonces cuando se formaron átomos de hidrógeno a partir de protones y electrones y el universo se volvió transparente a la radiación electromagnética.
  3. ^ La relatividad especial evita que los objetos cercanos en la misma región local se muevan más rápido que la velocidad de la luz entre sí, pero no existe tal restricción para los objetos distantes cuando el espacio entre ellos se está expandiendo; vea usos de la distancia adecuada para una discusión.
  4. ^ La distancia de movimiento del límite de visibilidad futuro se calcula en la p. 8 de Un mapa del universo de Gott et al. es 4,50 veces el radio de Hubble , dado como 4.220 mil millones de pársecs (13.76 mil millones de años luz), mientras que el radio de movimiento actual del universo observable se calcula en la p. 7 es 3,38 veces el radio de Hubble. El número de galaxias en una esfera de un radio comovil dado es proporcional al cubo del radio, como se muestra en la p. 8 la relación entre el número de galaxias observables en el límite de visibilidad futuro y el número de galaxias observables hoy sería (4,50/3,38) 3 = 2,36.
  5. ^ Esto no significa "ilimitado" en el sentido matemático; un universo finito tendría un límite superior en la distancia entre dos puntos. Más bien, significa que no hay límite más allá del cual no haya nada. Ver colector geodésico .

Referencias

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