¿Podemos observar tan atrás en el universo como queramos?

Cuando observamos estrellas y galaxias distantes en el universo, no podemos observar tan atrás ni tan lejos como queramos, sino que el propio universo nos pone límites a nuestra capacidad de observación. Algunos pueden resolverse fácilmente, pero otros son completamente inevitables.

 

Si subes a la azotea de un edificio alto y observas la lejanía llegará un momento en que algo limitará tu visión. Tal vez sea la presencia de otros edificios, de montañas o de algún tipo de estructura que tapa lo que se encuentre detrás. Tal vez sea el propio horizonte, que limita la distancia máxima de lo que podrás ver o tal vez sea el propio aire de la atmósfera, que disperse la luz proveniente de objetos lejanos hasta hacerlos completamente invisibles.

Todo esto puede traducirse al caso de la observación astronómica, donde además observar objetos lejanos equivale a observar objetos antiguos. Aunque el medio intergaláctico esté mayoritariamente vacío, existen impedimentos a nuestra observación astronómica de los objetos más lejanos y antiguos conocidos. Aún así, existe cierta cantidad de gas y polvo que se encuentra ocupando las regiones que separan estrellas dentro de una galaxia, galaxias dentro de un cúmulo y cúmulos dentro de… el universo. El efecto de este material, aunque esté presente en pequeñísimas cantidades, puede acumularse a lo largo de miles de millones de años luz de recorrido, dispersando o absorbiendo la luz, ocultándonos los objetos más remotos.

Además y por supuesto, puede ocurrir que una galaxia relativamente cercana oculte otra mucho más alejada. Aunque las lentes gravitatorias pueden mostrarnos objetos que se sitúan tras otros más próximos, éstas estructuras distorsionan la luz y no nos permiten observar toda la región al detalle.

Pero no solo eso, porque en el espacio surgen otras consideraciones que en la Tierra no. En la Tierra lo que nos impide ver en la lejanía es la presencia de algo corpóreo situado entre lo observado y quien observa, ya sea un obstáculo, el aire de la atmósfera o la propia superficie de la Tierra. En el espacio otro impedimento surge del propio hecho de que el universo se esté expandiendo. Esta expansión, que empezó con el Big Bang y que parece estar acelerándose en la actualidad (en vez de frenarse, como esperábamos) por la presencia de la energía oscura, expande en el proceso la longitud de onda de cualquier luz que esté viajando por el universo.

La longitud de onda no es más que la distancia entre dos máximos o mínimos de una onda. En el caso de las olas del mar o las ondas que se forman en un lago al caer una piedra, sería la distancia entre las crestas de las olas, o entre los valles que se forman entre ellas. En el caso de la luz, es la distancia entre dos máximos o mínimos del campo eléctrico o magnético que la forman. La longitud de onda y la frecuencia, que está íntimamente relacionada a esta última, definen normalmente la energía de una onda. En el caso de una onda como el sonido, cuanto menor sea la longitud de onda, más agudo será un sonido. En el caso de la luz, cuanto menor sea la longitud de onda, más “azulada” será una luz y cuanto mayor sea, más “rojiza” será. Es por esto que, al expandirse el universo y expandirse la luz que viajaba por él, esta luz sea ha visto enrojecida. Es decir, ha crecido su longitud de onda. Esto es lo que en astrofísica conocemos como “corrimiento al rojo” o “redshift” en inglés.

Este corrimiento al rojo va disminuyendo la energía de la luz emitida por estrellas, nebulosas, supernovas y demás consiguiendo, para los objetos más lejanos, que deje de ser detectable en la parte visible del espectro electromagnético. Por lo que además de la disminución en brillo debida a la distancia, observamos también una disminución en brillo por este corrimiento al rojo. Sin embargo con telescopios más sensibles y observando en diferentes frecuencias podrían solucionarse la mayoría de estos problemas. Lo que no podríamos sortear es el obstáculo del fondo cósmico de microondas.

Este fondo constituye la luz más antigua que podemos observar. Proviene del instante en el que, en los orígenes del universo, unos 370 000 años después del Big Bang, el universo se enfrió lo suficiente como para permitir que protones y electrones formaran átomos neutros. Cuando esto ocurrió los incontables fotones que poblaban aquél joven universo, que hasta ahora habían estado constantemente rebotando contra estas partícula cargadas, pudieron al fin viajar libremente, sin interactuar con nadie, bañando al universo con su luz. Este límite en nuestra capacidad de observar luz no es tecnológico, no depende de que tengamos mejores telescopios o mejores detectores, sino que es un límite del propio universo. Ninguna luz anterior a esa podía viajar libremente por el universo y, miles de millones de años después, alcanzar nuestros detectores.

Pero aunque no podamos ver luz más antigua, sí podemos detectar algo más antiguo. Por un lado, los neutrinos que tras aproximadamente un segundo de vida del universo sufrieron un proceso similar de liberación al comentado para los fotones de la luz. Por otro lado, las ondas gravitatorias producidas como resultado del propio Big Bang. Ambas radiaciones creemos que podrán ser detectadas en un futuro, aunque en este caso nuestra tecnología aún no es lo suficientemente sensible para detectarlas hoy en día.

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

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