En milisegundos, Google puede presentar un hecho que durante mucho tiempo eludió a muchos de los pensadores más profundos de la humanidad: el universo tiene casi 14 mil millones de años, 13,8 mil millones de años para ser exactos. Y muchos cosmólogos continúan confiando más en ese número. A fines de diciembre, una colaboración de investigadores que trabajan en el Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) en Chile publicó su estimación más reciente, 13,77 mil millones de años, más o menos algunas decenas de millones de años. Su respuesta coincide con la de la misión Planck, un satélite europeo que realizó observaciones similares entre 2009 y 2013.
Las observaciones precisas de ACT y Planck se producen después de más de un milenio de humanos mirando el cielo y reflexionando de dónde podría haber venido todo. De alguna manera, los primates con una esperanza de vida de menos de un siglo pudieron controlar los eventos que tuvieron lugar eones antes de que existiera su planeta, e incluso los átomos que formarían su planeta. Aquí hay un breve relato de cómo llegó la humanidad a averiguar la edad del universo.
Antigüedad: el comienzo de la creación
Toda cultura tiene un mito de la creación. Los babilonios, por ejemplo, creían que los cielos y la Tierra estaban tallados en el cadáver de un dios asesinado. Pero pocos sistemas de creencias especificaron cuándo comenzó la existencia (una excepción es el hinduismo, que enseña que el universo se reforma cada 4,3 mil millones de años, no muy lejos de la edad real de la Tierra).
La idea que se quedó, al menos en Occidente, vino de los filósofos griegos, y en realidad fue una especie de retroceso científico. En los siglos IV y III a. C., Platón, Aristóteles, y otros filósofos apostaron por la noción de que los planetas y las estrellas estaban incrustados en esferas celestes que giraban eternamente. Durante el próximo milenio más o menos, pocos esperaban que el universo tuviera una edad.
1600 a 1900: el fin del infinito
El astrónomo Johannes Kepler se dio cuenta en 1610 de que una gran grieta en la popular cosmología de inspiración griega había estado mirando fijamente a los observadores de estrellas todo el tiempo. Si un universo eterno albergaba un número infinito de estrellas, como muchos habían llegado a creer, ¿por qué no todas esas estrellas llenaron el universo con una luz cegadora? Un cielo nocturno oscuro el razonó, sugirió un cosmos finito donde las estrellas eventualmente se apagan.
El choque entre el cielo nocturno y el universo infinito se conoció como la paradoja de Olber, que lleva el nombre de Heinrich Olber, un astrónomo que la popularizó en 1826. Una versión temprana de la solución moderna provino, de todas las personas, del poeta Edgar Allan Poe. Experimentamos la noche, especuló en su poema en prosa Eureka en 1848, porque el universo no es eterno. Hubo un comienzo, y desde entonces no ha transcurrido suficiente tiempo para que las estrellas iluminen completamente el cielo.
Década de 1900: los universos moderno y temprano aparecen a la vista
Pero la resolución de la paradoja de Olber tardó en asimilarse. Cuando la propia teoría de la gravedad de Einstein le dijo que el universo probablemente creció o se contrajo con el tiempo en 1917, agregó un factor de dulce de azúcar en sus ecuaciones —la constante cosmológica— para hacer que el universo permanezca quieto (permitiéndole durar para siempre).
Mientras tanto, telescopios más grandes habían traído vistas más claras de otras galaxias a los oculares de los astrónomos, lo que provocó un feroz debate sobre si estaban mirando “universos insulares” lejanos o cúmulos estelares cercanos dentro de la Vía Láctea. Los agudos ojos de Edwin Hubble resolvieron la discusión a fines de la década de 1920, midiendo distancias intergalácticas por primera vez. Descubrió que las galaxias no solo eran objetos inmensos y distantes, sino que también volaban alejándose unas de otras.
El universo se estaba expandiendo y Hubble registró su tasa de expansión a 500 kilómetros por segundo por megaparsec, una constante que ahora lleva su nombre. Con la expansión del universo en la mano, los astrónomos tenían una nueva y poderosa herramienta para mirar atrás en el tiempo y medir cuándo comenzó a crecer el cosmos. El trabajo de Hubble en 1929 fijó el universo en expansión de tal manera que debería ser aproximadamente 2 mil millones de años
“La tasa de expansión te dice qué tan rápido puedes rebobinar la historia del Universo, como una vieja cinta VHS”, dice Daniel Scolnic cosmólogo de la Universidad de Duke. “Si el ritmo de rebobinado es más rápido, significa que la película es más corta”.
Pero medir las distancias a las galaxias lejanas es un asunto complicado. Un método más limpio llegó en 1965, cuando los investigadores detectaron un leve crepitar de microondas provenientes de todas las direcciones del espacio. Los cosmólogos ya habían predicho que tal señal debería existir, ya que la luz emitida solo cientos de miles de años después del nacimiento del universo se habría extendido por la expansión del espacio en microondas más largas. Al medir las características de este Fondo Cósmico de Microondas (CMB), los astrónomos podrían tomar una especie de instantánea del joven universo, deduciendo su tamaño y contenido inicial. El CMB sirvió como evidencia irrefutable de que el cosmos tuvo un comienzo.
“Lo más importante logrado por el descubrimiento final de la [CMB] en 1965 fue para obligarnos a todos a tomarnos en serio la idea de que hubo un universo temprano”, Escribió el premio Nobel Steven Weinberg en su libro de 1977, Los primeros tres minutos.
1990 al presente: refinando el cálculo
El CMB permitió a los cosmólogos tener una idea de cuán grande era el universo en un momento temprano, lo que les ayudó a calcular su tamaño y expansión hoy. Scolnic compara el proceso con observar que el brazo de un niño aparece de un pie de largo en una imagen de bebé y luego estimar la altura y la velocidad de crecimiento del adolescente correspondiente. Este método dio a los investigadores una nueva forma de medir la tasa de expansión actual del universo. Resultó ser casi diez veces más lento que los 500 kilómetros por segundo por megaparsec del Hubble, lo que llevó el momento de la génesis cósmica más atrás en el tiempo. En la década de 1990, las estimaciones de edad oscilaron entre 7 a 20 mil millones de años.
Los minuciosos esfuerzos de varios equipos se esforzaron por refinar la mejor estimación de la cosmología de la tasa de expansión del universo. Las observaciones de galaxias desde el Telescopio Espacial Hubble en 1993 fijaron la constante actual de Hubble en 71 kilómetros por segundo por megaparsec, reduciendo la edad del universo a 9 a 14 mil millones de años.
Luego, en 2003, la nave espacial WMAP registró un mapa del CMB con características finas. Con estos datos, los cosmólogos calcularon la edad del universo entre 13,5 y 13,9 mil millones de años. Aproximadamente una década después, el satélite Planck midió el CMB con aún más detalle, obteniendo una constante de Hubble de 67,66 y una edad de 13,8 mil millones de años. La nueva medición de CMB independiente de ACT obtuvo básicamente los mismos números, lo que refuerza aún más la confianza de los cosmólogos de que saben lo que están haciendo.
“Ahora hemos encontrado una respuesta en la que Planck y ACT están de acuerdo”, dijo Simone Aiola, cosmóloga del Flatiron Institute y miembro de la colaboración ACT. en un comunicado de prensa. “Habla del hecho de que estas difíciles mediciones son fiables”.
A continuación: un conflicto cosmológico
Pero a medida que las mediciones de los universos temprano y moderno se han vuelto más precisas, han comenzado a chocar. Si bien los estudios basados en la imagen del bebé de CMB sugieren una constante de Hubble en los 60 kilómetros por segundo por megaparsec, las mediciones de distancia de las galaxias actuales (que Scolnic compara con un “selfie” cósmico) dan tasas de expansión más rápidas en los 70 grados. Scolnic participó en una encuesta de este tipo en 2019, y otra medición basada en el brillo de varias galaxias llegó a una conclusión similar (que el universo moderno se está expandiendo rápidamente) la semana pasada.
Tomado al pie de la letra, las tasas más rápidas que obtienen estos equipos podrían significar que el universo es en realidad alrededor de mil millones de años más joven que los 13.8 mil millones de años canónicos de Planck y ACT.
O bien, el desajuste puede sugerir que falta algo más profundo en la imagen de la realidad de los cosmólogos. Conectar el CMB a la actualidad implica suposiciones sobre la materia oscura y la energía oscura poco entendidas que parecen dominar nuestro universo, por ejemplo, y el hecho de que las mediciones de la constante de Hubble no se alinean podría indicar que calcular la edad real de la El universo implicará más que simplemente rebobinar la cinta.
“No estoy seguro de cómo derivamos la edad del universo”, dice Scolnic. “No estoy diciendo que esté mal, pero no puedo decir que esté bien”.