NeoFronteras

El universo visible tuvo 2 billones de galaxias

Área: Espacio — domingo, 16 de octubre de 2016

Un nuevo cómputo arroja que el universo visible contiene 10 veces más galaxias de lo que se creía.

Foto

El universo observable es la parte del Universo que podemos ver. Así que, por definición, estamos en el centro del universo observable. El Universo es mucho más grande, posiblemente infinito, pero sólo vemos hasta una distancia de 13.800 millones de años luz debido a que la velocidad de la luz es finita y no podemos remontarnos más allá del Big Bang.

Pues bien, un reciente cálculo arroja que el universo observable contenía 2 billones de galaxias a los pocos miles de millones de años tras el Big Bang, que son 10 veces más de lo que se creía. Desde mediados de los años noventa se ha venido estimando que había unos 120.000 millones de galaxias, resultado que se basaba en las fotos Deep Field del Hubble de 1996.

En estas fotos de larguísima exposición se lograron ver galaxias que estaban a 12.000 millones de años luz de distancia a nosotros, las vimos tal y como eran a sólo 1800 millones de años tras el Big Bang.

Así que sólo hacía falta contar las galaxias de estas fotos y saber el área del cielo cubiertas por las mismas para llegar a la cifra de 120.000 millones de galaxias en aquel entonces.

Sin embargo, no había suficientes galaxias en esas fotos que dieran cuenta de la cantidad de materia que hay hoy a lo largo del universo cercano (presente). Esta materia perdida debería de estar también en forma de galaxias en época remota, pero posiblemente eran demasiado débiles como para verlas fácilmente, así como en forma de polvo y gas. No sabíamos cuánta de estas galaxias había en total porque, precisamente, no había imágenes de ellas.

Posteriormente se tomaron otras fotos de campo profundo realizadas por el Hubble después de su actualización (ver foto de cabecera). Christopher Conselice (University of Nottingham) y sus colaboradores han analizado estas fotos y otras similares tomadas por telescopios convencionales. Para ello fue necesario trasformar esas fotos en imágenes 3D (que tienen en cuenta la profundidad gracias al corrimiento al rojo) para contabilizar el número de galaxias en cada momento de la historia remota del Universo. Además, usaron modelos matemáticos. Esto ha permitido contabilizar galaxias que antes no se tenían en cuenta. El caso es que esta nueva contabilización de las galaxias de campo profundo ahora encaja con de la masa visible del universo cercano y da cuenta de 2 billones de galaxias en total.

Con la tecnología actual sólo se pueden observar un 10% del universo visible, pues los telescopios actuales no pueden ver mucho más allá de nuestro universo cercano debido a que la intensidad de luz decae con el inverso del cuadrado de la distancia. Aunque es posible visualizar galaxias más lejanas con estos telescopios, lo tienen que hacer a costa de una exposición y un tiempo de telescopio que es caro y escaso.

Todo esto significa que el 90% de las galaxias son demasiado débiles para poder verlas con nuestra actual tecnología. Es decir, no se ha estudiado el 90% de las galaxias del universo visible, así que entre ellas debe de haber casos interesantes que ahora desconocemos, pero que podremos conocer con la nueva generación de telescopios, tanto en tierra como en el espacio.

El telescopio James Webb podrá ver galaxias distantes mucho más fácilmente, incluso remontarse a la época en las que las galaxias mismas empezaron a formarse.

De momento el nuevo resultado es consistente con la teoría de formación de las galaxias. Según esta teoría las galaxias empiezan siendo muy pequeñas y posteriormente sufren un periodo en el que se juntan unas con otras o canibalizan a otras más pequeñas.

Como en las imágenes de campo profundo vemos tal y como eran esas galaxias en épocas remotas y, por tanto, ha pasado mucho tiempo desde entonces, se deben de haber formado galaxias más grandes desde entonces a costa de reducir el número total de galaxias, pero no la masa galáctica total. Por tanto, en el momento actual debe haber menos de esos 2 billones de galaxias.

La reducción en el número de galaxias según se avanza en el tiempo contribuye también a solucionar la paradoja de Olbers. Según esta paradoja, si el Universo es infinito entonces debe de haber una estrella en cualquier dirección a la que se mire, por lo que el cielo no puede ser negro. Con una abundancia de 2 billones de galaxias cada punto del cielo debería contener una galaxia, pero la gran mayoría de ellas son invisibles al ojo humano y a los telescopios modernos por una combinación de factores como el corrimiento al rojo, la dinámica del Universo y la absorción de la luz por el polvo y gas intergaláctico. Además está el hecho de que el Universo está limitado en el tiempo hacia el pasado por el Big Bang. Todo ello asegura un cielo oscuro por la noche.

Los teóricos nunca se sintieron satisfechos con el antiguo número galaxias del universo visible e incluso el nuevo se les antoja escaso, así que todavía hay cierta discrepancia. Al estudio de esta contradicción se va a dedicar ahora este grupo de investigadores.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5106

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: NASA.

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

  1. lluís:

    El hecho, suponiendo que sea un hecho,de que las galaxias se junten unas con otras,¿tiene que implicar forzosamente que disminuya el número de estrellas? en cuanto al canibalismo hay que entender que se funden las estrellas de la galaxia canibalizada con las estrellas de la galaxia canibal? porque si asi fuera, y especulando un poco o un mucho, ¿no podrían darse en esas fusiones cosas muy extrañas como partículas exóticas que pudieran dar cuenta de la ” materia oscura”?

    Pero por otra parte, si la masa galáctica total se mantiene, habrá que pensar que la densidad de masa del universo (omega) tampoco debería de sufrir variación con respecto a la cantidad que actualmente se calcula.

    -En fin, no sé, posiblemente sea lo que dijo J.B.S Haldane: ” Mi propia sospecha es que el universo no sólo es más raro de lo que suponemos, sino más raro de lo que podemos suponer”.

  2. Teaius:

    ¿hablamos de billones americanos?

  3. Teaius:

    Hay que leer más despacio, Teaius, está claro en el texto que son billones de los nuestros.

  4. Arnaldo:

    Aunque no sea un tema tratado aquí, resulta interesante la teoría de los universos paralelos, tal como lo cuenta un articulo, que he leido, http://lascosasquenuncaexistieron.com/2011/02/20/teoria-universos-paralelos/

    Un saludo.

  5. NeoFronteras:

    En el propio abstract se dice:

    “…the total number of galaxies in the universe up to z=8 is 2.0×1012 (two trillion), almost a factor of ten higher…”

    Es decir, trillones americanos, lo que son billones.

  6. Tomás:

    En el penúltimo párrafo dice que “…cada punto del cielo debería contener una galaxia…”. Me he permitido concretar y, puesto que una esfera cualquiera puede dividirse en (360^2)/3,1416… grados cuadrados, lo que da casi 41253 grados cuadrados -no sé si será correcto escribirlo así: (º)^2- como ángulo sólido para toda la esfera celeste, resulta que (2 x 10^12)/ 41253 = casi 48,5 millones de estrellas por cada (º)^2. Así que parece muy cierta esa afirmación; ¡qué barbaridad!

  7. Albert:

    Aquí se ha colado un gazapo, esta frase no es acertada:
    ” … pero sólo vemos hasta una distancia de 13.800 millones de años luz debido a que la velocidad de la luz es finita y no podemos remontarnos más allá del Big Bang …”
    Debido a la expansión, el radio del Universo observable, (conocido técnicamente como horizonte de partículas), es de 46.000 millones de años luz, no de 13.800
    Es decir, los puntos de los que partió la luz más lejana que estamos viendo en estos momentos, están actualmente a 46.000 M.a.l.
    Saludos.

  8. NeoFronteras:

    Albert:
    No, no es un gazapo, es a propósito. Es así tal y como lo vemos. Aunque es verdad que en todo este tiempo ha estado expandiéndose y ya es mucho más grande.

    Este tipo de cosas se explican, por ejemplo, aquí:

    http://neofronteras.com/especiales/?p=202

    El problema es que al lector ya le es difícil entender todo esto para añadir todavía más dificultades. Pero, incluso desde el punto de vista físico no está claro lo de los 46.000 M a.l. No lo vemos así, sino que suponemos que “ahora” ya debe de ser así asumiendo cierta expansión (que tampoco sabemos exactamente cómo es). Otro problema es asumir que es posible definir un “ahora” para todo el Universo o poder extrapolar nuestro “ahora” a todo él.
    Desde el punto de vista epistemológico-científico es también un tanto curioso.

  9. Albert:

    Pues yo opino, con todos los respetos, que la frase ”… pero sólo vemos hasta una distancia de 13.800 millones de años luz debido a que la velocidad de la luz es finita y no podemos remontarnos más allá del Big Bang …” es un completo error bajo cualquier punto de vista posible.
    FOTONES
    Los fotones que nos alcanzan ahora que más tiempo han estado viajando hasta nosotros son los del Fondo de Microondas. Han viajado durante 13.799 millones de años hasta llegar hasta nosotros, pero en todo el trayecto no han estado nunca a 13.799 M.a.l. de distancia de nosotros.
    – Cuando partieron, la distancia a nosotros era de sólo 41,6 millones de años luz.
    – La distancia de los fotones a nosotros fue aumentando, pues la expansión era más rápida que la velocidad de la luz, hasta convertirse en un valor máximo de 5.840 M.a.l. hace 9.743 millones de años.
    -Durante los últimos 9.743 millones de años los fotones han estado disminuyendo la distancia a nosotros hasta alcanzarnos en la actualidad. Han estado viajando un total de 13.799 millones de años, pero nunca han estado a más de 5.840 M.a.l.
    EMISOR DE LOS FOTONES
    – Cuando partieron los fotones, la distancia a nosotros del punto de emisión era de sólo 41,6 M.a.l.
    – El punto emisor ha estado siempre alejándose de nosotros debido a la expansión.
    – En algún momento de nuestro pasado, hace unos 8.000 millones de años, la distancia a nosotros fue de 13.799 M.a.l. Pero esa distancia y ese tiempo son completamente irrelevantes.
    – Transcurridos 13.799 millones de años, la distancia a la que se halla actualmente el punto emisor es de 46.000 M.a.l.
    Todas estas cifras se calculan perfectamente y sin ninguna ambigüedad integrando la Ecuaciones de Fridman con los valores de consenso del modelo LambdaCDM: tienen el respaldo de la Relatividad General y de las mejores medidas cosmológicas (satélite Planck, S.C.P.,…) disponibles.
    Y en cambio no existe ninguna interpretación científica de ningún tipo que respalde la frase que he entrecomillado al principio.
    El error es muy habitual en el ámbito de la divulgación y tiene su origen en este proceso:
    1. Se detecta la luz de un objeto muy lejano. El parámetro medible es el desplazamiento al rojo z, por ejemplo z=0.5
    2. A partir de z, por integración de las Ecuaciones de Friedman se calcula el tiempo que esa luz ha estado viajando hasta llegar a nosotros, en este ejemplo z=0.5 da 5.194 millones de años.
    3. El divulgador dice que se ha detectado un objeto a 5.194 millones de años luz, lo cual es incorrecto. Lo que debería decir es: “se ha detectado un objeto tan lejano que la luz ha tardado 5.194 millones de años en llegar a nosotros”, y de ese modo el divulgador no comete ningún error, en todo caso el error lo cometerá el lector que interpreta que el objeto está a 5.194 M.a.l.
    La frase entrecomillada sería correcta si dijese algo así como ”… los objetos más lejanos que vemos son aquellos cuya luz ha tardado 13.800 millones de años luz en llegar a nosotros, debido a que la velocidad de la luz es finita y no podemos remontarnos más allá del Big Bang …”
    Perdón por el rollo, soy un admirador y fiel seguidor de Neofronteras y no me gusta polemizar. Solo intento educadamente exponer mi personal punto de vista: la sencillez en la exposición de divulgación científica no debería ser excusa para albergar información conceptualmente errónea.
    Gracias por divulgar Ciencia y Tecnología, saludos cordiales y ánimos para continuar.

  10. petrus:

    Muy interesante el problema del Ahora como momento universal. Si existiera un tiempo universal (TU) , una especie de reloj independiente de los tiempos locales, que marcara un TU y lo tuviéramos disponible, tal vez fuera posible entender algo de esta maraña de expansiones, contracciones de tiempo, inflaciones y demás paradojas.Tema para libros enteros. ¿ O seguiría siendo lo mismo que ahora ?. Por otra parte, algunos números nos exceden de tal modo que dos o tres ceros más en el exponente acaban pareciendo una minucia…
    Sobre las estrellas fusionadas de Lluis creo que las galaxias se fusionan pero dada la distancia interestelar media, las estrellas en general no se tocan, aunque sus trayectorias se vean afectadas. Es más supongo que algunas binarias o ternarias raras pueden ser remanentes de alguna fusión antigua… Saludos.

  11. Miguel Ángel:

    A mí no me parece que este aspecto de la Relatividad sea tan difícil de asimilar para los que no somos expertos en ese campo: se puede visualizar de un modo sencillo con el ejemplo que usa Neo de un pastel que se expande en todas las direcciones.
    Yo veo que la gente se atasca más con otros aspectos, como cuando tienen que visualizar los fotones que se cruzan desde dos linternas opuestas y no lo hacen a 600.000 Km/s, que sería lo intuitivo.
    Muchas gracias por la aclaración, muy bien expuesta y accesible amigo Albert. Sin embargo, yo no diría que Neo se pase de escéptico y tampoco coiniden tan maravillosamente bien todos los datos observacionales. Tampoco sabemos cómo una fuerza tan débil como la gravedad puede mantener juntas las estrellas de una galaxia.

  12. Miguel Ángel:

    Hay mucho camino por delante
    http://neofronteras.com/?p=4552

  13. NeoFronteras:

    Albert:
    No se trata de polemizar porque no hay tal polémica, desde el punto de vista académico es tal como dice y como se ha dicho por aquí muchas veces. Considerar los 13800 M a.l. en lugar los 46.000 M a.l. es el típico “misconception” como dicen los americanos. Es lo que les decía a mis alumnos cuando trataba de enseñar estas cosas. Hasta que te da por pensar un poco.

    Sólo se trata de señalar que no es todo tan claro como parece y que el lenguaje y las definiciones a veces son un tanto confusas, nada más (aunque la física sea clara).

    El caso es que podemos definir el radio del universo visible como algo que sale como la integración de un modelo que es solución a las ecuaciones de Einstein. Pero no algo derivado directamente de lo que se ve.

    Los astrónomos se lo montan mejor y cuando hablan de galaxias lejanas mencionan el z que poseen y ya está. Cuanto tienen que contar el nuevo récord de galaxia lejana al jefe de gabinete de prensa de turno entonces ya se tienen que pillar lo dedos y decir el equivalente en años luz para que la gente lo entienda. Así, se pueden ver casos de galaxias con z muy altos al borde del universo observable que son vistas gracias a una lente gravitatoria y dicen que está a 12.000 M a.l., por ejemplo. Porque si hablamos de la galaxias más lejana la gente quieres saber a qué distancia está, no el equivalente en tiempo. Es decir, no se hace la corrección de la que hablamos, pese a que, dado el tiempo transcurrido, la expansión ha hecho que esa distancia sea ya bastante más. Pero si hablamos de los fotones del FCM (que vienen de un poco más allá), entonces si se hace la corrección, se habla de radio del Universo y de los 46.000 M a.l. Repito, es sólo una cuestión de definiciones. Pero el caso es que no vemos que el FCM esté a 46.000 M a.l., sino que lo inferimos a través de un modelo. Además, nunca lo veremos. Es decir, el universo visible no lo vemos tal como es, sino cómo fue.

    Por otro lado, y no tiene mucho que ver, cuando aplicamos este tipo de pensamiento a otros conceptos se hace al revés. No decimos que la galaxia x que se ha estudiado era así o de ese modo, sino que decimos que ‘es’ de este modo, pese a que no la observamos como es ahora.

    No deja ser todo un tanto curioso, nada más.

    P.D.
    Se ha corregido una errata en el 8.

  14. Tomás:

    Mil perdones: en mi 6 concluyo con 48,5 millones de estrellas por (º)^2. Debiera haber escrito galaxias en vez de estrellas. Así, el “¡qué barbaridad!” resulta insignificante; debería ser (¡qué barbaridad!)x3x10^11 suponiendo esta cifra como el nº de estrellas de nuestra galaxia y que esta sea una media aceptable de todas ellas (demasiadas suposiciones), pero el caso es que saldrían 14,5 trillones de estrellas por cada (º)^2, claro que, al estar agrupadas en galaxias, es más significativo 48,5 millones de galaxias.

    Veo con admiración que Neo ha sustituido, giga por mega.

    Albert: Me sumo a la opinión del extraordinario conciliador que es Miguel Ángel. No ha habido polémica, como dice Neo; yo la llamaría controversia; nada más. De todas formas, si descartamos la divulgación simplista, veo más riguroso tu planteamiento, pero el de Neo es más sencillo.

    Giga-abrazos estrellados, como los huevos fritos de cualquiera.

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