Pregunta
¿Cómo es posible que la luz de las estrellas situadas a miles de millones de años luz de la tierra haya llegado hasta nosotros si la tierra sólo tiene miles de años?
Respuesta
Un año-luz es la distancia máxima que la luz puede recorrer en un año en el vacío del espacio. Por tanto, la luz tarda miles de millones de años en recorrer miles de millones de años-luz a través del espacio. Desde nuestro punto de vista, aquí en la tierra, podemos ver la luz de estrellas que están a miles de millones de años luz. Así pues, es razonable suponer que nuestro universo tiene al menos miles de millones de años de antigüedad, lo suficiente para que la luz de estas estrellas tenga tiempo suficiente para llegar a nuestro planeta a miles de millones de años luz de distancia.
Esta hipótesis razonable contradice la perspectiva de la tierra joven (YE - por sus siglas en inglés), que afirma que el universo tiene menos de 10.000 años. Si la perspectiva de la tierra joven no tuviera argumentos científicos sólidos, esta contradicción no merecería ni una segunda consideración. Sin embargo, el creciente conjunto de pruebas que apoyan la perspectiva de la YE es lo suficientemente importante como para justificar una investigación concienzuda sobre si esta aparente contradicción puede o no resolverse de forma razonable. Así que nos preguntamos: ¿Cómo es posible que la luz de estrellas situadas a miles de millones de años luz llegue a la tierra en tan sólo unos pocos miles de años?
Dilatación gravitacional del tiempo
Según Albert Einstein, el espacio no es un "vacío" como la mayoría de nosotros lo percibimos. Está lleno de lo que Einstein llamó éter. El éter se entiende como un medio elástico y sin masa que lo impregna todo. Todo lo que existe dentro de los límites de nuestro universo lo hace dentro de este medio sin masa.
El éter es elástico, es decir, puede estirarse y distorsionarse. Para visualizarlo, imagina una tela bien estirada. Esto es el éter. Ahora imagínate que dejas caer una bola pesada (como una bola de bolos) sobre la tela, justo en el centro. Esto haría que la tela se hundiera en el centro. La bola pesada representa la materia densa, como nuestro planeta. Einstein creía que la materia provocaba que el espacio se hundiera, del mismo modo que la bola pesada provocaba que la tela estirada se hundiera. Estos hundimientos en el espacio se conocen como pozos de gravedad.
Ahora bien, si colocáramos bolas más pequeñas y livianas (como canicas) en la tela junto con la bola pesada, éstas rodarían hacia el centro, donde se encuentra el pliegue causado por la bola pesada. Además, ayudarían a que la tela se hundiera, aunque sólo fuera un poco. Este movimiento hacia el centro representa la gravedad. De acuerdo al punto de vista de Einstein sobre la gravedad, si las formas más pequeñas y livianas de la materia están lo suficientemente cerca, pueden ser atraídas hacia los pozos de gravedad sobre las formas más grandes y densas de la materia. Aunque cada una de ellas crea su propio hueco en el espacio, algunos pozos de gravedad son más profundos e influyen más que otros (es decir, generan una fuerza gravitatoria más fuerte). Todos ellos tienen algo en común: distorsionan el tiempo.
En la década de 1960, los físicos Robert Pound y Glen Rebka confirmaron experimentalmente una consecuencia teórica de las teorías de la relatividad de Einstein denominada efecto de dilatación del tiempo gravitacional (GTDE - por sus siglas en inglés). Pound y Rebka pudieron demostrar que el tiempo transcurre más lentamente para los objetos a medida que se adentran en un pozo gravitatorio. Por ejemplo, los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS - por sus siglas en inglés) están más alejados de la tierra que los objetos de la superficie del planeta y, por tanto, están menos inmersos en el pozo gravitatorio causado por la masa terrestre. El resultado es que el tiempo pasa un poco más rápido para nuestros satélites GPS que para nosotros aquí en la superficie, ya que estamos más dentro del pozo gravitatorio de la tierra. Los relojes atómicos a bordo de los satélites y aquí en la tierra se han utilizado para detectar y medir esta diferencia en la velocidad de paso del tiempo.
Asimismo, un reloj atómico en Greenwich, Inglaterra (a nivel del mar), registra un ritmo de tiempo más lento que el reloj atómico de Boulder, Colorado (a 1.500 metros sobre el nivel del mar). En estas diferencias de altitud relativamente pequeñas, el efecto medible es menor. El efecto a lo largo del cosmos puede ser mucho más impresionante. Cuanto más profundo sea un pozo de gravedad, más fuerte será el GTDE (por sus siglas en inglés). De hecho, según la Relatividad General, el tiempo se detiene en el límite de un agujero negro, una zona conocida por los científicos como "horizonte de sucesos", donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar (de ahí el nombre de "agujero negro").
Dejemos a un lado el GTDE por un momento y consideremos otro importante fenómeno astronómico: los corrimientos al rojo de las estrellas. El corrimiento al rojo es un fenómeno de efecto Doppler en el que las longitudes de onda de la radiación (como las de la luz de las estrellas) se alargan a medida que se alejan de un observador. El consenso general entre los astrónomos es que los corrimientos al rojo de las estrellas observados indican que el universo se está expandiendo (Ley de Hubble). Al extrapolar esta expansión hacia atrás, se hace evidente que el universo original era algo más denso y compacto que el actual.
En un universo delimitado en el que la materia tiene un centro y un borde, la compresión de la materia descrita anteriormente serviría para profundizar el pozo de gravedad causado por la masa combinada del universo. Esto intensificaría el GTDE, haciendo que el tiempo transcurra mucho más lentamente cerca del centro del universo (más profundo en el pozo) que cerca de su borde (más cerca de la superficie del pozo).
La consecuencia es paradójica: incluso si todo el universo fuera creado de una sola vez en el principio (y por tanto debería tener la misma edad), algunas partes pueden ser sustancialmente más jóvenes que otras debido a la naturaleza relativista del tiempo. La luz podría viajar miles de millones de años luz a lo largo de miles de millones de años en algunas partes del universo en lo que nosotros en la tierra percibiríamos como un periodo de tiempo mucho más corto. A medida que el universo se expande y la materia se extiende por el espacio, el pozo de gravedad universal se igualaría gradualmente, disminuyendo la tasa de diferencia de tiempo en todo el universo.
Muchos astrofísicos y astrónomos rechazan la idea de un universo limitado con nuestra galaxia, la Vía Láctea, cerca o en su centro. Pero esto es una hipótesis filosófica, no una conclusión científica basada en datos empíricos. Como explicó sinceramente el Dr. George F. R. Ellis, astrofísico de renombre mundial, "la gente tiene que ser consciente de que hay una serie de modelos que podrían explicar las observaciones. Por ejemplo, yo puedo construir un universo esférico y simétrico con la tierra en su centro, y no se puede refutar basándose en las observaciones... sólo se puede excluir por motivos filosóficos. En mi opinión, no hay absolutamente nada malo al respecto. Lo que quiero sacar a la luz es el hecho de que estamos utilizando criterios filosóficos en la elección de nuestros modelos. Gran parte de la cosmología trata de ocultarlo". (W. Wayt Gibbs, "Perfil: George F. R. Ellis," Scientific American, octubre de 1995, Vol. 273, No.4, p. 55)
Por tanto, el Efecto de Dilatación Gravitacional del Tiempo es una solución teórica al problema de la YE de la luz estelar lejana que, sorprendentemente, compagina la evidencia de una tierra joven con la evidencia de un universo más antiguo. Muchos astrofísicos y astrónomos rechazan uno de los principales supuestos en los que se basa la explicación del GTDE (un universo limitado con la Vía Láctea en el centro o cerca de él), no por los datos observables sino por sus planteamientos filosóficos.
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¿Cómo es posible que la luz de las estrellas situadas a miles de millones de años luz de la tierra haya llegado hasta nosotros si la tierra sólo tiene miles de años?
