¿Te has puesto a pensar en qué tan grande es el Universo? ¿Realmente? Nuestra concepción del tamaño del Universo ha ido cambiando conforme descubrimos nuevas cosas, aunque siempre tuvimos la sensación de que “todo lo que existe” tendría que ocupar un espacio muy grande. Nuestro límite superior fue primero el Sistema Solar, hasta que se descubrió que la nuestra es tan solo una estrella más en un grupo al que llamamos galaxia, que contiene una cantidad inimaginable de otras estrellas. Esta es una cantidad aún más grande de espacio, así que no era difícil imaginar que el vasto Universo era tan solo lo que había en la Vía Láctea.
Parte del problema es que es muy difícil medir distancias tan grandes y sin puntos de referencia. Esto cambió cuando Henrietta Laevitt se puso manos a la obra para encontrar una regla con qué medir distancias astronómicas. Pero para entrar en contexto, hagamos un pequeño recorrido por la escala del Universo.
Empecemos desde abajo: lo más pequeño que puede ser medido es la distancia de Planck (1.6 x10-35 metros). Expresado en notación científica quizá no es tan impresionante, pero la verdad es que caben 10 trillones de trillones de distancias de planck en el diámetro de un solo átomo de hidrógeno. Tómate unos segundos para intentar imaginar este número, tomando en cuenta que estamos midiendo al átomo más pequeño de todos.
Seguramente habrás oído que el interior del átomo es casi puro espacio vacío. Y sí, el tamaño del núcleo atómico es cien mil veces más pequeño que el diámetro atómico. Si el átomo fuese del tamaño de un estadio de fútbol, el núcleo tendría el tamaño de una canica en el centro de la cancha y la nube de electrones estaría en las últimas gradas.
De ahí subimos en la escala hasta observar a moléculas como la del agua, pasando por moléculas más grandes como las proteínas; después vemos virus, bacterias, eucariontes unicelulares (protistas), ballenas y secuoyas. Nuestro recorrido es en escala logarítmica, así que es normal que te sientas un poco mareado por ir de átomos a ballenas tan rápido. Pero toma aire, porque aún no hemos acabado.
El planeta tiene un diámetro de unos 12,742 km, y la Luna está a 384,400 km de distancia de la Tierra. Esto implica que caben más de 30 diámetros terrestres en la distancia que nos separa de la Luna ¡Y pensar que se ve tan cerca! La distancia de la Tierra al Sol es, en promedio, unos 149 millones de kilómetros o 1 Unidad Astronómica. A partir de ahora tenemos que usar esta medida para hablar de distancias en el Sistema Solar. Por ejemplo, Plutón está a 40 Unidades Astronómicas, y la Nube de Oort (el límite de la influencia gravitatoria de nuestro Sol), a 100,000 UA.
Pero si queremos medir la distancia a la siguiente estrella, tenemos que usar el año luz, que equivale a 63,241 Unidades Astronómicas. Próxima Centauri está a 4.3 años luz, o 1.3 Parsecs. De ahí podemos salir a recorrer el resto de la galaxia, la cual tiene un diámetro de unos 100,000 años luz y contiene cien mil millones (100,000,000,000) de estrellas. Hasta inicios del siglo XX todavía se creía que el Universo terminaba aquí, y que la estructura más grande que podría ser descrita era la Vía Láctea. Esto es una cantidad brutal e inimaginable de espacio, pero la naturaleza estaba aún por darnos más sorpresas.
Una de las razones por las que se pensaba esto, es porque medir distancias en el espacio es muy difícil. No tenemos muchos puntos de referencia más allá de la luz de las estrellas. Es aquí donde entra Henrietta Laevitt. Nace el 4 de julio de 1868 y por el sexismo sistémico no pudo conseguir trabajo de astrónoma; pero entró de voluntaria en el observatorio de Harvard en Cambridge, Massachusetts, formando parte del grupo de mujeres encargadas de clasificar a las estrellas, y que eran conocidas como las computadoras de Harvard. Estaban liderados por Henry Pickerell, y se dice que la única razón de ser de este grupo es porque ningún hombre quería realizar el trabajo, y era económicamente más redituable para Pickerell contratar mujeres a un salario de 50 centavos por hora.
De cualquier manera, Henrietta entra en este grupo junto con otras magníficas astrónomas, todas con contribuciones muy importantes para la ciencia, que entre otras cosas nos dieron el sistema de clasificación estelar que usamos aún el día de hoy. Henrietta, por supuesto, no podía dirigir su propio programa de investigación, pero consiguió permiso para seguir estudiando un tipo de estrellas que varían su intensidad luminosa a intervalos muy regulares, llamadas Cefeidas. Realizó este trabajo en la madrugada, después de su turno en el observatorio, por lo que las jornadas de Henrietta eran largas y extenuantes.
Todo el trabajo de Leavitt fue fructífero al final, ya que ahora teníamos una forma de medir con precisión distancias muy grandes. Esta técnica fue empleada por Edwin Hubble para demostrar que existen cúmulos de estrellas y galaxias completas más allá de la Vía Láctea y que, además, el Universo se expande. El Universo de pronto había aumentado su grandeza en varios órdenes de magnitud. No solo eso, sino que cada segundo que pasa ¡se hace más grande! Imagina una burbuja a nuestro alrededor de unos 3 millones de años luz de diámetro. Desde que empezaste a leer esta entrada, el diámetro de esa burbuja es 23 mil kilómetros más grande.
Debido a la expansión del Universo, y a que la velocidad de la luz es nuestro límite de velocidad, solo podemos observar una esfera de 90 mil millones de años luz de diámetro, pero el Universo como tal podría superar esto y ser al menos 250 veces más grande. Dije al menos. Actualmente no podemos poner un límite superior al tamaño del Universo, pero ¿es el Universo infinito? Esto lo dejaremos para otra ocasión, ya que antes de contestar a esta pregunta, tenemos que revisar algunos conceptos como el efecto Doppler, la expansión del Universo, y abordar el tema de qué forma tiene nuestro Universo.
Os dejaré con una paradoja: Si el Universo es infinito, debería haber una cantidad infinita de luz sobre nosotros, y el Universo sería entonces infinitamente caliente. Si el Universo no es infinito, la gravedad, dado el tiempo suficiente, concentrará toda la masa en un solo punto sin dimensiones. Desde ya tenemos la pista más grande: el Universo no es estático sino que se expande. Pero, si algo tuvo un origen, ¿realmente es infinito?
¿Quieres saber más?
Vardanyan, M., Trotta, R. and Silk, J., 2011. Applications of Bayesian model averaging to the curvature and size of the Universe. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 413(1), pp.L91-L95. https://doi.org/10.1111/j.1745-3933.2011.01040.x
Mitchell, H.B., 1976. Henrietta Swan Leavitt and cepheid variables. The Physics Teacher, 14(3), pp.162-167. https://doi.org/10.1119/1.2339338
