Cosmología (parte 1)

La física moderna es un tema muy de moda ahorita. En general todos sabemos un poquito y simplemente nos asombramos por lo que están descubriendo. Una de las cosas nuevas y muy bonitas es la cosmología, el estudio de la evolución del universo. Esta rama de la física habla de la expansión del universo, la forma, la distribución de la densidad de lo que sea que haya, la temperatura del universo, y más cosas. En esta entrada y más les estaré dando una probadita a la cosmología. Empezaremos con la expansión del universo.

En la física (bueno, más bien en las matemáticas, aunque ahorita aplicándolo a la física), hay algo que se llama métrica. La métrica describe distancias (con tiempos), y más importante, nos describe en donde estamos trabajando. Es una herramienta matemática. Es algo complicado de entender, pero, ustedes ya conocen una métrica. La mecánica clásica que se enseña desde chicos usa una métrica llamada métrica de Minkowski. Esta métrica en realidad es bastante bonita, pues es sencilla, y con cosas constantes. La métrica que se usa en cosmología es la de Friedman-Robertson-Walker (métrica FRW). Está métrica ya es un poco más complicada, pues ya tiene cosas variables, como una cosa que se llama el factor de escala (que en realidad no es más que el radio del universo), y una constante importante k.

La k déjenme decirles que es muy interesante. Puede tener 3 valores: -1, 0, 1. Y cada valor lo que nos dice es la forma del universo. Se trabaja con las 3, pues hasta ahorita no están seguros de la forma del universo.  ¿A qué me refiero con esto? Previamente ya les hemos hablado de que existen varias geometrías, y en cada una las cosas cambian. Para el universo la cosmología dice que hay 3 geometrías: plana (k=0), esférico (k=1), hiperbólico (k=-1).  Hasta ahorita, la k medida es casi cero, es decir, muy posiblemente nuestro universo sea plano.

Un universo plano sería como lo que conocemos. A pesar de vivir en la Tierra, que es una esfera, somos tan pequeños que nuestro espacio es plano. En este espacio las distancias son las que conocemos, y los ángulos de un triángulo suman 180° (entre muchas otras cosas, claro). Un universo esférico es, pues, una esfera, aquí, por ejemplo, los ángulos de un triángulo ya no son 180°, pueden ser mayores. Y un universo hiperbólico es un hiperboloide, aquí  los ángulos pueden ser menores a 180°.

Universos

¿Y qué pasa con el factor de escala? El factor de escala, el radio del universo, depende de la k con la que trabajemos. Las ecuaciones nos dicen como se expande el universo considerando cada universo.

Si tenemos un universo plano y uno hiperbólico, el universo siempre se va a estar expandiendo, con la diferencia de que en un universo plano, en un tiempo infinito, la velocidad de expansión será cero y en el hiperbólico no lo será. Si estamos en un esférico, se expandirá, llegará a un máximo y luego se comprimirá, hasta que el radio sea cero.

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