¿Puede el universo expandirse más rápido que la velocidad de la luz? | Los científicos responden

Hace unas semanas publicamos la respuesta a la pregunta sobre el tamaño del universo. Y tras este post, varios lectores nos enviaron una nueva pregunta que parece implícita en mi explicación: ¿Puede el cosmos expandirse a una velocidad mayor que la de la luz? La respuesta es que es posible porque la cuestión es que cuando hablamos de la velocidad de la luz como la velocidad máxima que se puede alcanzar en el universo, nos estamos refiriendo a la relatividad especial. Para que lo entiendas, tengo que decirte que Albert Einstein formuló, en 1905, su teoría especial de la relatividad, que trata del movimiento de los cuerpos en ausencia de gravedad. Según esta teoría, ninguna partícula, es decir, ningún objeto de masa, puede moverse más rápido que la luz. Diez años después, en 1915, Einstein completó su teoría de la relatividad con la relatividad general, que explica la gravedad como una distorsión del espacio-tiempo y las cosas son diferentes allí.

El concepto de espacio-tiempo no aparece en la relatividad especial. Pero cuando pasamos a la relatividad general, no hay ninguna ley que diga que el espacio-tiempo no puede moverse más rápido que la luz.

Si hablamos de la velocidad a la que crece el cosmos, estamos haciendo una mala extrapolación en dos direcciones.

De hecho, la medición no es la velocidad a la que se mueve el espacio-tiempo. De hecho, la medida de expansión está en unidades que son la inversa del tiempo. Generalmente se le da un valor promedio de entre 68 y 72 kilómetros por segundo y por megaparsec. Parsec es una medida que usamos en astronomía y equivale a 3,26 años luz (o lo que sería lo mismo: casi 40.000 billones de metros). Y un megaparsec equivale a un millón de parsecs (3,26 millones de años luz). Esto significa que si miras una estrella a un megaparsec, se alejará de nosotros a esa velocidad. Si miras el que está a dos megaparsecs de distancia, su velocidad de recesión será el doble y por lo tanto la velocidad de recesión aumentará. Pero estas galaxias en el propio espacio-tiempo no se mueven, se mueven prácticamente a velocidades locales que son el 2% de la velocidad de la luz. Lo que está pasando es que todo el espacio-tiempo se está desarrollando. Para intentar aclararlo más, puedo darte una analogía, es como cuando un niño o una niña crece. La distancia entre su rodilla y su ombligo aumenta, pero ni su rodilla ni su ombligo se separan repentinamente de todo. El ombligo no llega a la nuca, sigue en la misma posición que estaba. ¿Qué se ha desarrollado? Todo el cuerpo se ha agrandado. Lo mismo ocurre con el espacio-tiempo, que sería como el cuerpo en el caso de la criatura.

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Si hablamos de la velocidad a la que se expande el cosmos, estamos haciendo una mala extrapolación en ambas direcciones. Tenemos una foto del universo ahora y una foto del universo en otro momento, así que tomo ambas fotos, comparo las dos escalas, y si divido la longitud por la longitud en diferentes momentos, no me entiendo. sólo queda un tiempo inverso. Otra cosa es que cuando utilizo esto y lo multiplico por la distancia de nuevo, parece que alcancé una velocidad, pero en realidad solo estamos midiendo las inversas del tiempo. Medimos un cambio de escala a lo largo del tiempo. Pero, sobre todo, interpretamos el espacio-tiempo como si fuera una partícula y eso es un error. Las partículas son materia y el espacio-tiempo es geometría. Y en la relatividad general, no tenemos una ley que impida que la geometría se expanda a una velocidad que, cuando la interpretamos como velocidad, es mayor que la de la luz.

En resumen, les diría que estamos aplicando una restricción de relatividad especial a algo que parece una velocidad, pero en realidad no lo es. Es simplemente una forma de cuantificar el crecimiento del espacio-tiempo y su aparición en el contexto más amplio, el de la relatividad general.

Ruth lazkoz Es profesora e investigadora de la Universidad del País Vasco, sus áreas de trabajo son la cosmología teórica y observacional, la energía oscura y la gravedad modificada.

Pregunta enviada por correo electrónico por Petar Hristov y Juan José Mangas Lavería

Nosotros contestamos es una clínica científica semanal, patrocinada por el Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco “ Por las mujeres en la ciencia ”, que responde a las preguntas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Estos son los científicos y tecnólogos, miembros de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnológicas), que responden a estas preguntas. Envíe sus preguntas a [email protected] o en Twitter #nosotrasrespondemos.

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Coordinación y redacción: Victoria toro

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