¿Qué aspecto tiene el borde del universo?

Preguntale a Ethan: Qué aspecto tiene el borde del universo? Comenzó con un estallido El Universo está ahí esperando a que lo descubras La estructura simulada a gran escala del Universo muestra patrones intrincados de agrupamiento que nunca se repiten. Pero desde nuestra perspectiva, sólo podemos ver un volumen finito del Universo. ¿Qué hay más allá de este borde? Crédito de la imagen: V. Springel et al., MPA Garching, and the Millenium Simulation Por Ethan Siegel para Forbes Mayo 27 de 2017 Las opiniones de Ethan Siegel, no son necesariamente las de Forbes Hace 13.800 millones de años, el Universo tal como lo conocemos comenzó con el caliente Big Bang. Durante ese tiempo, el espacio mismo se ha expandido, la materia ha sufrido atracción gravitacional, y el resultado es el Universo que vemos hoy. Pero tan grande como es todo, hay un límite a lo que podemos ver. Más allá de cierta distancia, las galaxias desaparecen, las estrellas centellean y no se pueden ver señales del Universo distante. ¿Qué hay más allá de eso? Esta es la pregunta de esta semana de Dan Newman, quien pregunta: Si el universo es finito en volumen, ¿entonces hay un límite? ¿Es accesible? ¿Y cuál podría ser la visión en esa dirección? Comencemos por establecer nuestra ubicación actual, y mirar hacia fuera tan lejos en la distancia como podemos. Cerca, las estrellas y galaxias que vemos se parecen mucho a las nuestras. Pero mientras miramos más lejos, vemos el Universo como lo fue en un pasado distante: menos estructurado, más caliente, más joven y menos evolucionado. Crédito de la imagen: NASA, ESA, and A. Feild (STScI) En nuestro propio patio trasero, el Universo está lleno de estrellas. Pero vaya a más de 100.000 años luz de distancia, y usted ha dejado atrás a la Vía Láctea. Más allá de eso, hay un mar de galaxias: quizás dos billones en total contenidas en nuestro Universo observable. Vienen en una gran diversidad de tipos, formas, tamaños y masas. Pero al mirar hacia los más lejanos, empieza a encontrar algo inusual: cuanto más lejos está una galaxia, más probable es que sea más pequeña, más baja en masa y que sus estrellas tengan un color intrínsecamente más azul que las galaxias cercanas. Cómo las galaxias parecen diferentes en diferentes puntos de la historia del Universo: más pequeñas, más azules, más jóvenes y menos evolucionadas en épocas anteriores. Crédito de la imagen: NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University), S. Patel (Leiden University), and the 3D-HST Team Esto tiene sentido en el contexto de un Universo que tuvo un comienzo: un cumpleaños. Eso es lo que fue el Big Bang, el día en que nació el Universo tal como lo conocemos. Para una galaxia que está relativamente cerca, es casi la misma edad que somos. Pero cuando miramos una galaxia que está a miles de millones de años luz de distancia, esa luz ha necesitado viajar por miles de millones de años para llegar a nuestros ojos. Una galaxia cuya luz tarda 13 billones de años en llegar a nosotros debe tener menos de mil millones de años de antigüedad, y así, cuanto más lejos nos vemos, básicamente estamos mirando hacia atrás en el tiempo. El compuesto UV-visible-IR completo del Campo Profundo Hubble eXtreme; La más grande imagen jamás lanzada del Universo lejano. Crédito de la imagen: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI) La imagen anterior es del campo profundo extremo del Hubble (Hubble eXtreme Deep Field {i} (XDF)), la imagen más profunda del Universo distante jamás tomada. Hay miles de galaxias en esta imagen, a una gran variedad de distancias de nosotros y unos de otros. Lo que no se puede ver en color simple, sin embargo, es que cada galaxia tiene un espectro asociado con él, donde las nubes de gas absorben luz en longitudes de onda muy particulares, sobre la base de la física simple del átomo. A medida que el Universo se expande, esa longitud de onda se extiende, por lo que las galaxias más distantes aparecen más rojas de lo que de otra manera. Que la física nos permite inferir su distancia, y he aquí que cuando les asignamos distancias, las galaxias más lejanas son las más pequeñas y más pequeñas de todas. link: https://www.youtube.com/watch?v=PDMp8a-YNe0 Más allá de las galaxias, esperamos que haya las primeras estrellas, y luego nada más que gas neutro, cuando el Universo no había tenido tiempo suficiente para llevar la materia a estados suficientemente densos para formar una estrella todavía. Volviendo millones de años adicionales, la radiación en el Universo era tan caliente que los átomos neutrales no podían formarse, lo que significa que los fotones rebotaron de las partículas cargadas continuamente. Cuando los átomos neutrales se formaron, esa luz debería fluir simplemente en una línea recta para siempre, no afectada por otra cosa que la expansión del Universo. El descubrimiento de este resplandor sobrante - el Fondo de Microondas Cósmico - hace más de 50 años fue la confirmación definitiva del Big Bang. Diagrama esquemático de la historia del Universo, destacando la reionización. Antes de que se formaran las estrellas o las galaxias, el Universo estaba lleno de átomos neutros que bloqueaban la luz. Mientras que la mayor parte del Universo no se reioniza hasta 550 millones de años después, algunas regiones afortunadas son en su mayoría reionizadas en épocas anteriores. Crédito de la imagen: S. G. Djorgovski et al., Caltech Digital Media Center Así que desde donde estamos hoy, podemos mirar hacia fuera en cualquier dirección que nos gusta y ver la misma historia cósmica que se está desarrollando. Hoy, 13.800 millones de años después del Big Bang, tenemos las estrellas y galaxias que conocemos hoy. Anteriormente, las galaxias eran más pequeñas, más azules, más jóvenes y menos evolucionadas. Antes de eso, había las primeras estrellas, y antes de eso, sólo átomos neutros. Antes de los átomos neutros, había un plasma ionizado, y aun antes había protones y neutrones libres, creación espontánea de materia y antimateria, quarks libres y gluones, todas las partículas inestables en el Modelo Estándar y finalmente el momento del Big Bang en sí. Mirar a distancias cada vez mayores equivale a mirar todo el camino atrás en el tiempo. Concepción logarítmica de escala del artista del universo observable. Las galaxias dan paso a la estructura a gran escala y al plasma caliente y denso del Big Bang en las afueras. Este "borde" es un límite sólo en el tiempo. Crédito de la imagen: Wikipedia user Pablo Carlos Budassi Aunque esto define nuestro Universo observable ― con el límite teórico del Big Bang ubicado a 46.100 millones de años luz de nuestra posición actual ― esto no es una frontera real en el espacio. En cambio, es simplemente una frontera en el tiempo; Hay un límite a lo que podemos ver porque la velocidad de la luz permite que la información sólo viaje hasta ahora durante los 13.800 millones de años desde el Big Bang. Esa distancia está más allá de los 13.800 millones de años luz porque la estructura del Universo se ha expandido (y continúa expandiéndose), pero sigue siendo limitada. Pero ¿qué pasa antes del Big Bang? ¿Qué verías si de alguna manera fuiste a la vez sólo una pequeña fracción de segundo antes que cuando el Universo estaba en su más alta energía, caliente y denso, y lleno de materia, antimateria y radiación? La inflación estableció el caliente Big Bang y dio lugar al Universo observable al que tenemos acceso. Las fluctuaciones de la inflación plantaron las semillas que crecieron en la estructura que tenemos hoy. Crédito de la imagen: Bock et al. (2006, astro-ph/0604101); modifications by E. Siegel Encontrarías que había un estado llamado inflación cósmica: donde el Universo estaba expandiéndose ultra rápido y dominado por la energía inherente al espacio mismo. El espacio se expandió exponencialmente durante este tiempo, donde fue estirado plano, donde se le dieron las mismas propiedades en todas partes, donde todas las partículas preexistentes fueron empujadas y donde las fluctuaciones en los campos cuánticos inherentes al espacio se extendían a través del Universo. Cuando la inflación terminó donde estamos, el Big Bang caliente llenó el Universo de materia y radiación, dando lugar a la parte del Universo ―el Universo observable― que vemos hoy. 13,8 millones de años más tarde, aquí estamos. El Universo observable podría ser de 46.000 millones de años luz en todas las direcciones desde nuestro punto de vista, pero ciertamente hay más, el Universo no observable, tal vez incluso una cantidad infinita, como el nuestro más allá de eso. Crédito de la imagen: Frédéric MICHEL and Andrew Z. Colvin, annotated by E. Siegel La cosa es que no hay nada especial en nuestra ubicación, ni en el espacio ni en el tiempo. El hecho de que podamos ver 46 mil millones de años luz de distancia no hace que esa frontera o ese lugar nada especial; Simplemente marca el límite de lo que podemos ver. Si pudiéramos de alguna manera tomar una "instantánea" de todo el Universo, va mucho más allá de la parte observable, ya que existe 13.800 millones de años después del Big Bang en todas partes, todo parecería como nuestro Universo cercano hace hoy. Habría una gran red cósmica de galaxias, racimos, filamentos y vacíos cósmicos, extendiéndose mucho más allá de la región comparativamente pequeña que podemos ver. Cualquier observador, en cualquier lugar, vería un Universo muy parecido al que vemos desde nuestra propia perspectiva. Una de las visiones más distantes del Universo muestra las estrellas cercanas y las galaxias vistas a lo largo del camino, pero las galaxias más cercanas a las regiones externas se ven simplemente en una etapa más temprana de evolución. Desde su perspectiva, tienen 13.800 millones de años de antigüedad (y están más evolucionados), y nos parecemos como lo hicimos hace miles de millones de años. Crédito de la imagen: NASA, ESA, the GOODS Team and M. Giavalisco (STScI/University of Massachusetts) Los detalles individuales serían diferentes, así como los detalles de nuestro propio sistema solar, galaxia, grupo local, etc., son diferentes del punto de vista de cualquier otro observador. Pero el Universo mismo no es finito en volumen; Es sólo la parte observable que es finita. La razón de esto es que hay un límite en el tiempo ― el Big Bang ― que nos separa del resto. Podemos acercarnos a esa frontera sólo a través de los telescopios (que miran a épocas anteriores en el Universo) ya través de la teoría. Hasta que descubrimos cómo eludir el flujo hacia adelante del tiempo, será nuestro único enfoque para entender mejor el "borde" del Universo. ¿Pero en el espacio? No hay borde en absoluto. A lo mejor que podemos decir, alguien en el borde de lo que vemos, simplemente nos ver como el borde en su lugar! --------------------------- {i}Llamado el eXtreme Deep Field, o XDF, la foto se ensambló combinando 10 años de fotografías del Telescopio Espacial Hubble de la NASA tomadas de un parche de cielo en el centro del Hubble Ultra Deep Field original. El XDF es una pequeña fracción del diámetro angular de la luna llena. El campo ultra profundo de Hubble es una imagen de una pequeña área del espacio en la constelación Fornax, creada usando datos del telescopio espacial de Hubble de 2003 y 2004. Recogiendo poca luz durante muchas horas de la observación, reveló millares de galaxias, cerca y muy Distante, haciéndola la imagen más profunda del universo tomada nunca en ese momento. La nueva imagen a todo color XDF es aún más sensible, y contiene aproximadamente 5.500 galaxias incluso dentro de su campo de visión más pequeño. Las galaxias más débiles son un diez mil millones de la luminosidad de lo que el ojo humano puede ver. Envíe en su interrogante a Ethan preguntas a startswithabang arroba gmail punto com! Astrofísico y autor Ethan Siegel es el fundador y escritor primario de Starts With A Bang! ――――――――――――――――― With a little help from Google Translate for Business