El universo puede expandirse más rápido que la luz sin romper las reglas de Einstein

La expansión del universo complica la medición de distancias, ya que el espacio no permanece fijo mientras la luz viaja a través de él. Las galaxias continúan emitiendo luz, pero esa luz puede tardar miles de millones de años en cruzar el cosmos antes de alcanzarnos. Durante ese tiempo, el universo sigue expandiéndose, aumentando la separación promedio entre galaxias.

Esto significa que cuando un telescopio captura la luz de una galaxia distante, la imagen no revela la ubicación actual de esa galaxia, sino cómo se veía cuando la luz comenzó su viaje. Para estimar su distancia actual, los astrónomos deben utilizar un modelo cosmológico que tenga en cuenta cómo se ha expandido el universo a lo largo del tiempo.

El modelo más utilizado en la actualidad es el LCDM, que incluye materia oscura y energía oscura. Aunque existen modelos alternativos, no cambian significativamente el panorama general.

El límite del universo observable

El universo tiene aproximadamente 13.77 mil millones de años, pero las regiones más distantes que podemos observar se encuentran a unos 45 mil millones de años luz. Este límite, conocido como el horizonte de partículas, define el borde exterior de nuestra burbuja observable y marca la mayor distancia que podemos ver hoy.

Al principio, los números parecen contradictorios. ¿Cómo puede el universo observable extenderse 45 mil millones de años luz si solo tiene 13.77 mil millones de años? La respuesta es que el universo puede expandirse más rápido que la luz.

Por qué se permite la expansión más rápida que la luz

Esto no viola las leyes de la física. La velocidad de la luz limita cuán rápido pueden moverse los objetos a través del espacio en una región local. Un observador nunca verá una nave espacial cercana pasar más rápido que la luz. Sin embargo, la expansión cósmica es diferente; las galaxias distantes no se están moviendo a través del espacio de la manera habitual, sino que el espacio entre nosotros y esas galaxias está creciendo.

Los astrónomos pueden estimar cuán rápido se aleja una galaxia midiendo su desplazamiento al rojo. A medida que una galaxia se aleja, su luz se estira hacia longitudes de onda más rojas en el espectro electromagnético. Edwin Hubble utilizó este efecto para descubrir evidencia de que el universo se está expandiendo.

En un universo en expansión, las galaxias más distantes generalmente se alejan más rápido porque hay más espacio entre ellas y nosotros. El punto en el que las galaxias comienzan a alejarse más rápido que la luz se llama distancia de Hubble y se encuentra a unos 13.77 mil millones de años luz.

Por qué aún podemos ver galaxias que se mueven más rápido

Podemos observar galaxias más allá de la distancia de Hubble porque la luz que nos llega hoy fue emitida hace mucho tiempo, cuando esas galaxias estaban mucho más cerca. Sin embargo, existe un límite llamado horizonte de eventos cosmológico, que actualmente está a unos 17 mil millones de años luz de distancia. Cualquier luz emitida en este momento desde más allá de ese límite nunca nos alcanzará.

Energía oscura y el universo que desaparece

La expansión acelerada impulsada por la energía oscura hace que esta separación sea aún más extrema. El horizonte de eventos cosmológico seguirá expandiéndose en el futuro, pero eventualmente alcanzará una distancia máxima de unos 60 mil millones de años luz. Aun así, los observadores no podrán ver todo dentro de esa distancia, ya que la luz de las galaxias más remotas se estirará a longitudes de onda tan grandes que desaparecerá efectivamente de nuestra vista.

En unos 100 mil millones de años, cada galaxia más allá del Grupo Local desaparecerá de nuestra vista para siempre. Los observadores futuros vivirán en un universo que parecerá mucho más pequeño y vacío que el que podemos ver hoy.