Cosmos al menos 250 veces más grande que el universo visible, dicen los cosmólogos

Cuando miramos hacia el Universo, las cosas que podemos ver deben estar lo suficientemente cerca como para que la luz nos haya alcanzado desde que comenzó el Universo. El universo tiene unos 14 mil millones de años, por lo que a primera vista es fácil pensar que no podemos ver cosas a más de 14 mil millones de años luz de distancia.

Sin embargo, eso no es del todo correcto. Debido a que el Universo se está expandiendo, las cosas visibles más distantes están mucho más lejos que eso. De hecho, los fotones del fondo cósmico de microondas han viajado 45 mil millones de años luz para llegar hasta aquí. Eso hace que el universo visible tenga unos 90 mil millones de años luz de diámetro.

Eso es grande, pero es casi seguro que el universo es mucho más grande. La pregunta que muchos cosmólogos se han planteado es cuánto más grande. Hoy tenemos una respuesta gracias a un interesante análisis estadístico realizado por Mihran Vardanyan en la Universidad de Oxford y un par de amigos.

Obviamente, no podemos medir directamente el tamaño del universo, pero los cosmólogos tienen varios modelos que sugieren qué tan grande debería ser. Por ejemplo, una línea de pensamiento es que si el universo se expandió a la velocidad de la luz durante la inflación, entonces debería ser 10 ^ 23 veces más grande que el universo visible.

Otras estimaciones dependen de varios factores y, en particular, de la curvatura del Universo: si está cerrado, como una esfera, plano o abierto. En los dos últimos casos, el Universo debe ser infinito.

Si puede medir la curvatura del Universo, puede poner límites a su tamaño.

Resulta que en los últimos años, los astrónomos tienen varias formas ingeniosas de medir la curvatura del Universo. Una es buscar un objeto distante de tamaño conocido y medir qué tan grande se ve. Si es más grande de lo que debería ser, el Universo está cerrado; si tiene el tamaño correcto, el universo es plano y si es más pequeño, el universo está abierto.

Los astrónomos conocen un tipo de objeto que encaja perfectamente: ondas en el universo temprano que se congelaron en el fondo cósmico de microondas. Pueden medir el tamaño de estas ondas, llamadas oscilaciones acústicas bariónicas, utilizando observatorios espaciales como WMAP.

También hay otros indicadores, como la luminosidad de las supernovas tipo 1A en galaxias distantes.

Pero cuando los cosmólogos examinan todos estos datos, diferentes modelos del Universo dan diferentes respuestas a la cuestión de su curvatura y tamaño. Cual elegir?

El gran avance que han logrado Vardanyan y sus amigos es encontrar una manera de promediar los resultados de todos los datos de la manera más simple posible. La técnica que utilizan se llama promediado del modelo bayesiano y es mucho más sofisticada que el ajuste de curvas habitual que los científicos utilizan a menudo para explicar sus datos.

Una analogía útil es la de los primeros modelos del Sistema Solar. Con la Tierra en el centro del Sistema Solar, gradualmente se hizo cada vez más difícil ajustar los datos de observación a este modelo. Pero los astrónomos encontraron formas de hacerlo mediante la introducción de sistemas cada vez más complejos, el modelo de ruedas dentro de ruedas del sistema solar.

Ahora sabemos que este enfoque estaba completamente equivocado. Una preocupación para los cosmólogos es que ahora está ocurriendo un proceso similar con los modelos del Universo.

El promedio del modelo bayesiano protege automáticamente contra esto. En lugar de preguntar qué tan bien se ajusta el modelo a los datos, se hace una pregunta diferente: dados los datos, ¿qué probabilidad hay de que el modelo sea correcto? Este enfoque está sesgado automáticamente contra modelos complejos; es una especie de navaja estadística de Occam.

Al aplicarlo a varios modelos cosmológicos del universo, Vardanyan y compañía pueden imponer restricciones importantes a la curvatura y tamaño del Universo. De hecho, resulta que sus restricciones son mucho más estrictas de lo que es posible con otros enfoques.

Dicen que la curvatura del Universo está fuertemente restringida alrededor de 0. En otras palabras, el modelo más probable es que el Universo es plano. Un Universo plano también sería infinito y sus cálculos también son consistentes con esto. Estos muestran que el Universo es al menos 250 veces más grande que el volumen del Hubble. (El volumen de Hubble es similar al tamaño del universo observable).

Eso es grande, pero en realidad está más restringido que muchos otros modelos.

Y el hecho de que provenga de un método estadístico tan elegante significa que es probable que este trabajo tenga un gran atractivo. Si es así, es posible que termine utilizándose para ajustar y restringir también otras áreas de la cosmología.

Ref: arxiv.org/abs/1101.5476 : Aplicaciones del modelo bayesiano promediando la curvatura y el tamaño del universo

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