NeoFronteras

Cosmografía

Área: Espacio — Lunes, 10 de Junio de 2013

Se están levantado los primeros mapas del universo visible gracias a los nuevos datos tomados por telescopios terrestres.

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Estamos asistiendo al nacimiento de la Cosmografía. Al igual que en el siglo XIX había zonas en los mapas de África que estaban en blanco, ahora desconocemos gran parte del universo visible.
Nosotros ocupamos el centro de ese universo visible, pues, por definición, es todo aquello cuya luz le ha dado tiempo de viajar hasta nosotros desde el Big Bang. No podemos ver más allá porque eso significaría remontarnos más allá del Big Bang y, además, el Universo se hizo transparente transcurridos 400.000 años tras el Big Bang. Cada observador del Universo ocupa el centro de su universo visible, que es un visión única respecto a la de los demás, aunque tenga alguna intersección en común.
Así que lo que podemos ver es una esfera de unos 13.000 millones de años luz de radio. Lo que vemos en la cara interior de esa esfera es el fondo cósmico de microondas. Un poco más cerca de eso deberíamos ver las primeras estrellas y galaxias, pero no tenemos la tecnología que nos permita eso aún.
Hemos podido ver, eso sí, algunas galaxias aún más cercanas gracias a las fotos deep field del Hubble. Básicamente se apuntó ese telescopio espacial sobre la misma zona oscura del cielo durante bastantes días seguidos recolectando todos los fotones que llegaban. Eso permitió hacer visibles galaxias muy lejanas.
La única parte que se empieza a conocer bien del universo visible es la más cercana a nosotros, la más cercana a su centro. Esta parte incluso se empieza conocer tridimensionalmente, para ello no sólo hace falta saber la ubicación de una galaxia en el cielo, sino además saber a la distancia a la que está, algo para lo que se necesita su corrimiento al rojo cosmológico obtenido a través de su espectro.
La estructura a gran escala del Universo está formada por cúmulos de galaxias, así que basta con situar las galaxias para así tener un mapa del propio Universo.
Pronto los escolares podrán ir familiarizándose con el universo visible cercano al igual que lo hacen con los continentes de la Tierra. Gracias a los datos del proyecto Sloan y de otros similares esto será posible.
De momento Helene Courtois, de la Universidad de Lion, y sus colaboradores han creado un vídeo en el que muestran un modelo tridimensional del universo visible.
Desde el punto de vista científico este tipo de mapas de las estructuras a gran escala del Universo sirven para poner a prueba los modelos cosmológicos y saber, por ejemplo, la distribución de materia oscura y otras cualidades. De momento parece que todo lo que sabemos encaja bien.
Según aumenten los datos disponibles se podrá ir mejorando la imagen que tenemos del Universo hasta completar el mapa del universo visible. Aunque habrá regiones que siempre nos estarán vedadas por encontrarse detrás de nuestra Vía Láctea, o galaxias tan lejanas y débiles que nunca detectaremos.
Esto también nos recuerda la importancia de la existencia de telescopios más bien pequeños y dedicados a este tipo de tareas rutinarias. No toda la ciencia se hace con grandes instrumentos y los recortes económicos no pueden amputar el funcionamiento de esos proyectos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4129

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.
Web cosmography.
Vídeo Sloan.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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32 Comentarios

  1. Pocosé:

    Estamos en el centro del Universo visible.
    ¿Podríamos estar en un rincón del Universo real?

  2. NeoFronteras:

    El Universo no tiene centro ni, por tanto, rincones.

  3. RTercero:

    Suponiendo que el BigBang haya sido un suceso real y suponiendo una creación de espacio y expansión omnidireccional. ¿No podría asumirse este punto como el centro del universo?

  4. NeoFronteras:

    Tampoco, porque tal punto no existe. No se expande la materia, se expande el propio espacio. No había un espacio vacío y en un punto de ese espacio se produjo una gran explosión en él. Simplemente no había espacio. El espacio se generó en el Big Bang.

  5. josep:

    Si no había espacio antes del BigBang ¿que había?

  6. NeoFronteras:

    La explicación clásica es que tampoco había un antes, pues el tiempo también se generaría en el Big Bang.

  7. Gerardo:

    Hace poco lei en otra pagina una frase que explica que habia “antes” del big bang: “preguntarse que habia antes del big bang es como preguntarse que hay al norte del polo norte”

  8. Pocosé:

    ¿Podríamos estar en un rincón del Universo real?

    NeoFronteras:
    Lunes 10 Junio, 2013 @ 9:12 am
    El Universo no tiene centro ni, por tanto, rincones.

    Evidentemente simplifiqué demasiado.
    Si el universo visible es una esfera de trece mil y pico años luz, lógicamente estamos en el mismísimo centro de esa esfera.
    La pregunta es: ¿Tenemos alguna manera de saber cual es nuestra posición en el Universo real.

    Saludos

  9. Pocosé:

    Lapsus tecledae:
    En mi 8 los “millones” tras los “trece mil” pasaron a un universo paralelo.

  10. tomás:

    Querido amigo Pocosé:
    No puedo responderte con la autoridad de Neo, pero creo que “si admitimos” la forma de una esfera, no estamos en su centro, sino en un punto de la superficie y esos trece mil millones sería la mayor distancia. Supongo que si tomamos nuestra posición esa mayor distancia sería a nuestros “antípodas”.
    Lo que pasa es que a veces veo por ahí formas semejantes a una campana y entonces imagino que deberíamos ocupar un punto del borde de esa campana, puesto que el comienzo -Big Bang- estaría e el lado opuesto.
    Un fuerte abrazo.

  11. NeoFronteras:

    El universo visible es la parte que vemos del Universo y estamos en el centro de una esfera que representa tal universo visible. Además tomamos la aproximación de un espacio plano sin curvatura. En ese espacio plano tridimensional hay otros universos visibles para otros. A veces tenemos un intersección común y a veces no, a veces la tendremos y otras veces nunca.
    Si el Universo fuera infinitamente viejo entonces todos verían todo el Universo (aunque no lo verían igual, pues cada punto lo verían en un momento distinto) siempre y cuando la expansión no se acelerara. Aunque el cielo brillaría tanto en un Universo así que la vida no sería posible.

    El tema de la curvatura es otro distinto.

  12. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Esas formas de campana son diagramas en los que un trozo de espacio de Universo se toma como una círculo bidimensional plano y otro eje representa el tiempo. Si la expansión fuera siempre constante ese diagrama tendría forma de cono. Debido a la inflación inicial y a la aceleración de la expansión provocada por la energía oscura entonces toma forma de campana.

  13. Juan Manuel:

    Poco a poco se procesan datos para conformar un mapa
    aún más completo, lo que se alcanza a observar en esta esfera
    de observación del universo visible desde nuestra posición en el espacio son datos del contenido estelar desde el punto de observación (la tierra) hasta donde pueden alcanzar los actuales telescopios, formando secciones de una esfera con vertice en nuestro planeta, podemos identificar grandes sectores visibles y grandes zonas oscuras (sin datos para mapear) muy definidas.
    Hay un vídeo basado en datos reales mantenido por
    astrofísicos del Museo Americano de historia natural en
    Estados Unidos muy semejante al que acompaña este post,
    solo que dura más minutos, es un viaje rápido de ida y vuelta,
    es muy didáctico; además ofrecen la descarga de la versión
    gratuita de su “Universo digital” que es un atlas en 3D del
    universo, que bien puede ya servir para los escolares y creo que para toda persona amiga del conocimiento.
    Copérnico estaría encantado de tener esta recreación, claro y
    una computadora para disfrutarla.
    Aquí el vídeo y la descarga:
    http://www.amnh.org/our-research/hayden-planetarium/digital-u
    niverse

    Y a Neofronteras muchas gracias por esa muy aclaratoria explicación de su 12 dirigida a tomás.

    Saludos cordiales.

  14. Juan Manuel:

    Por alguna razón al pegar mi comentario desde un editor de texto la información se alteró en retorno de carro y en el enlace que les ofrezco, aqui lo envío de nuevo, escrito directamente aquí, espero que funcione bien como siempre.

    http://www.amnh.org/our-research/hayden-planetarium/digital-universe

  15. tomás:

    ¡Qué magnífico es poder tratar con vosotros, queridos amigos! Muchas gracias, Juan Manuel, el vídeo es maravilloso. También a ti, Neo amigo. Lo de la campana lo intuía, aunque no de manera firme. De algún modo lo digo en mi 10. El “nosotros” debería decir un punto del universo actual, pero es evidente que no puede existir un universo completo en forma de campana, puesto que el Big Bang ya no existe. Así quiero decirlo en “puesto que el comienzo -Big-Bang- estaría en el lado opuesto”
    Pero sigo extrañado con lo de la esfera. Indudablemente, si recogemos señales de todas las direcciones, estamos en el centro de una esfera tridimensional, pero ahora sí que no me casa con un universo que se expande como si fuese la superficie de una esfera. Ya que has sido tan amable, te agradecería un puntito de explicación.
    Un fuerte abrazo para todos.

  16. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Dentro de mil millones de años el universo visible tendrá 1000 millones de años luz más de radio. En su borde seguiremos viendo el fondo cósmico de microondas (FCM). Y seguiremos viendo las mismas galaxias, sólo que un poco más viejas, desde el mismo centro de esa esfera.
    Básicamente veremos lo mismo que ahora, pero un poco más viejo todo. Aunque la distancia entre galaxias habrá crecido debido a la expansión. Ahora quien domina el tamaño del universo visible es la relación causal de la velocidad de la luz sobre la expansión.

    Lo que pase mucho después dependerá del ritmo de expansión. A una alta tasa de expansión se dejará de ver todo debido a que la velocidad de expansión será superior a la velocidad de la luz. Habrá una gigantesca esfera negra que no veremos, tampoco veremos galaxias ni el FCM. En el centro se situará Lactómeda. Todos verán lo mismo aislados en su propia galaxia única.

    Sería mucho más interesante que la expansión cesara súbitamente, pues entonces veríamos cada vez más cosas y el universo visible ocuparía una mayor proporción del Universo. Pero no veríamos las galaxias del otro lado tal y como son, sino tal y como eran al nacer. Podríamos ver cada vez más el pasado de esas otras partes del Universo que estaban ocultas y fuera de nuestro universo visible. En un tiempo infinito veríamos todo el Universo. Pero nada parece indicar que se pare la expansión.

    Otro aspecto interesante es que el universo visible es ahora (si podemos definir un “ahora”) mucho mayor que esos 13.000 M.al., pues durante 13.000 M.a. ha estado expandiéndose.

    La causalidad relativista nos impide ver el universo visible tal y como es ahora, pero a la vez nos permite ver directamente su pasado y el Big Bang. El FCM es una visión directa del Big Bang, una ventana al pasado del Universo.

    Nada es para siempre, incluso el propio Universo y, en todo caso, vivimos tiempos interesantes.

  17. Miguel Ángel:

    Muy jugosa la noticia, las explicaciones de Neo y los vídeos aportados.

    Abrazos para todos

  18. LLuís:

    En el fondo cósmico de microondas parece que se hallaron algunas pequeñas diferencias de temperatura,¿podría ser esto algún indicio de que realmente hubiera en el Universo alguna dirección privilegiada?. Sí así fuera, acaso pudieramos estar en alguna punto concreto del universo.Evidentemente esto es una especulación, y desde luego las consecuencias de ello serían mayúsculas.
    No sé como andan el proyecto de la Sonda Einstein de Inflación de la NASA, que se centrará (o centraría) en una profundización del estudio del fondo de microondas y el Obervador del Big-Bang, proyectado para estudiar las ondas gravitatorias, de los resultados que se obtengan, junto con los obtenidos por WMAP,Planck y LISA podría ser posible acabar comprendiendo tanto el mecanismo físico de la inflación como sus escalas de energía.

  19. Pocosé:

    Gracias Lluís.
    No tenia noticias de estas pequeñas diferencias en el FCM.
    Las cuales hacen menos descabelladas mis elucubraciones especulativas sobre las infinitas formas posibles del universo real si el Big Bang fuera el resultado de la “colisión” de dos singularidades no “equivalentes”, en lugar de la explosión de una única singularidad. Quedando explicadas la heterogeneidad y la asimetrìa observadas.
    Claro que todo esto puede ser simplemente producto de mi ignorancia.
    Saludos a todos.

  20. tomás:

    Muchas gracias, amigo Neo: Cada párrafo de tu 16 daría para un libro.
    Mucho me ha gustado el “si es que podemos definir un ahora”. Creo que sólo podríamos hacerlo si la velocidad de la luz fuese infinita. En la realidad, un ahora en la Tierra ha de ser muy diferente de un ahora en otra galaxia. Pero siempre se nos va la mente a pensar en el tiempo como algo que fluye uniforme y constante, como un gran río que lo atraviesa todo.
    Como todo cuanto dices lo analizo, me he ido a tu 11. Dices: “Si el Universo fuese infinitamente viejo… Aunque el cielo brillaría tanto en un Universo así que la vida no sería posible”.
    Creo que eso no es correcto. Si el Universo fuese finito pero infinitamente viejo, nos llegaría una luz finita, mayor cuanto más grande fuese el Universo. Si fuese infinitamente viejo implica que nos habría llegado la luz de todas las estrellas vivas, pero habría dejado de llegar la de las que hubiesen muerto. No sé si, incluso con un Universo infinito el cielo habría de ser infinitamente brillante. Creo que no. Pero claro, esto de los infinitos es muy problemático.
    Un fuerte abrazo.

  21. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Sí se encontró lo que parece una zona con una fluctuación superior a la media, pero tampoco parece tan grave. Ya veremos.
    De momento los chicos de Planck no han liberado los datos de polarización. Estos ayudarían a entender todo un poco mejor.

  22. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    El Universo seguro que es ilimitado y como parece abierto entonces es infinito.

  23. tomás:

    ¡Caramba Neo! Me has dejado de piedra. Entonces puede ser cierto que el Big Bang fuese una superdilatación instantánea de algo preexistente e nfinito, pues se me hace muy difícil concebir que de un punto matemático o casi y por tanto mínimo pueda surgir algo infinito. No es posible ni a una velocidad infinita. Porque también se precisaría una energía infinita. ¡Es que esto de los infinitos…!
    Pues infinitos abrazos y gracias por tu magnífico magisterio cuya mejor labor es hacernos elucubrar.

  24. Pocosé:

    Tenia entendido que la cantidad de materias y energías que conforman este Universo eran finitas e incluso mensurables.
    Lo de abierto lo encajo debido a la expansión acelerada. lo de infinito se me hace mas difícil de encajar, ya que tenía medio encajados los dos posibles finales, como Big Rip o Big Crunch y sus posibles rebotes como comienzo de otro u otros universos.
    Por lo menos una buena gimnasia neuronal será.
    Confusos saludos para todos.

  25. NeoFronteras:

    En Relatividad General se toma lo que se llama un radio de universo y se aplican las ecuaciones. Eso da la evolución para ese radio de universo hacia el pasado y futuro (de hecho la solución es un bloque espacio-temporal). Basta que sea lo suficientemente grande como para que su interior sea homogéneo. Pero puede ser arbitrariamente grande. Es concebible un Universo geométricamente infinito. Siempre es ilimitado, pues no hay bordes. Si en lugar de abierto es cerrado entonces es finito e ilimitado.
    Pero el universo visible es finito y limitado, pues tiene un tamaño y un borde. Es sólo la parte que vemos.
    El problema de la singularidad es que un trozo finito del Universo da una densidad infinita y una región de dimensión cero en el Big Bang. Pero lo más seguro es que las singularidades no se den, es una limitación de la teoría, no de la física del Universo. Aunque todavía no sepamos exactamente cómo.

  26. NeoFronteras:

    Lo difícil de concebir es un tiempo infinito hacia el pasado si se admite una sola línea temporal, una flecha del tiempo y una causalidad. Puede que sea posible, pero es difícil de concebir para nuestras mentes que consideran el “paso del tiempo”. ¿Cómo se puede llegar a un momento presente si hay que pasar por un número de momentos pasados infinito? Ni Zenón ni el cálculo diferencial nos dan una solución a eso.

  27. LLuís:

    Los comentarios 25 y 26, especialmente el 26 ,de Neo, son muy clarificadores de la situación en la que nos hallamos respecto a estas cuestiones básicas que aquí abordamos.Por mi parte también apostaría a que eso de las “singularidades” no es más que una mera limitación de la teoría.Parece difícil que la Naturaleza pueda hacer cosas como esas.No me parecen conceptos provistos de la “naturalidad”, que Einstein pedía para las leyes de la naturaleza.
    Geométricamente el universo podría ser infinito si la topología del universo fuera de tipo holográmico,una idea bonita;pero solo una idea.

  28. tomás:

    Cuestiones básicas dices, amigo LLuís. Pues mi base tiembla, junto a la de Pocosé, parece.
    ¿Por qué holográfico?

    Me pregunto: Si el Universo fuese finito e infinita la velocidad de la luz. Si pudiera ser que yo me hallara lejos del Universo -ya sé que es imposible salirse del Universo- ¿podría hacer una fotografía con flash que captase las posiciones de cada partícula? Sería un instante universal con esa velocidad infinita. ¿Qué me decís, amigos LLuís o Neo?

    Siempre abrazos infinitos.

  29. LLuís:

    Tomás, cuestiones básicas porque si estamos hablando del cósmos hablamos de principios fundamentales de la naturaleza que no suelen aportar beneficios económicos, al menos a corto o medio plazo,pero que producen conocimiento a la eterna curiosidad humana.Un poco lo contrario de la ciencia aplicada, de la que se pretende un beneficio inmediato.
    ¿Por qué holográfico?. Hombre, posiblemente hayas oído hablar del “Principio Holográfico” y de los mundos “brana” o membrana.El principio holográfico ha sido abordado por distintos físicos, pero los que esbozaron ese principio fueron principalmente los teóricos Gerard T’Hooft y Leonard Susskind.
    Un holograma es un objeto bidimensional que codifica toda la información contenida en una imágen tridimensional.Así que nuestro universo tridimensional podría estar codificado en una brana (los mundos brana, de membrana, de la Teoría M)bidimensional lo que daría como resultado un holograma inmenso.

    Hace ya un cierto tiempo el físico Jacob Bekenstein,afirmó que de los resultados teóricos relativos a la entropía de los agujeros negros llevan a concluir que el Universo podría ser un holograma infinito.De hecho el principio holográfico viene a decir que la clásica descripción de un universo tridimensional con la ley de la gravedad sería equivalente a la descripción holográfica sin gravedad y sólo dos dimensiones.Así que según Susskind y d’Hooft si una estrella tridimensional pudiera ser codificada en un horizonte de sucesos 2D (se considera que el horizonte de sucesos de un agujero negro es una superficie 2D), quizás esta situación se podría extrapolar a todo el Universo,por tanto esa superficie 2D puede codificar el Universo 3D que es el que experimentamos.
    Evidentemente, todo esto es muy antiintuitivo,lo suficiente como que uno pueda preguntarse si toda la información contenida en su cuerpo está representada por su sombra (esperemos que buena).De todos modos no pueden faltar los físicos que dicen que toda esa enmarañada cuestión podría ser comprobable con el estudio de lo que les suceda a las partículas en la física de altas energías.
    En fin, esto es lo que hay y como juguete teórico resulta entretenido, tan entretenido como asombroso.

    Un abrazo, amigo tomás.

  30. RicardM:

    Hoy, gracias sobretodo a los comentarios, he aprendido muchas cosas que desconocía.
    Gracias a todos.

  31. tomás:

    Pues yo no sé. Quizá estoy más seguro de mi ignorancia. ¿Será también infinita? ¡Qué dilema!

  32. tomás:

    Acabo de sospechar una cosa: Si la velocidad de la luz fuese infinita, cualquier fotografía “holográfica” -mejor tridimensional, es decir como si fuera una reproducción exacta- del Universo saldría plana, pues tanto la ida más la vuelta serían instantáneas, y tan instantáneas para un objeto lejano como para uno próximo: ¡llegarían a la vez!
    ¡Jo!

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