¿Cómo saben que el universo tiene 13.800 millones de años?

Obviamente no hay un reloj para medirlo pero sí contamos con diferentes evidencias y todas ellas apuntan en esa misma dirección. Ese número en el que estimamos la edad del universo, 13.800 millones de años, sale de combinar observaciones astronómicas y procesos físicos. Te voy a explicar tres de ellos. Lo más importante es que todos convergen en ese rango temporal. Cuando tienes un parámetro, como la edad del universo, que es muy difícil de medir, la manera de reafirmarlo es que diferentes métodos den la misma cifra.

El primer método que es el más directo se basa en la expansión. El universo no es estático. Sabemos que está en expansión desde sus primeros instantes (el Big Bang que da nombre al modelo), porque observamos que las galaxias se alejan unas de otras, y también sabemos que la expansión es acelerada: cuanto más lejos están, más rápido se separan. Si somos capaces de medir la velocidad a la que se está expandiendo, podemos rebobinar la película y calcular el momento en el que empezó la expansión. La clave de este método es conocer a qué velocidad se está expandiendo el universo hoy en día. 

Para hacer esta medida utilizamos la constante de Hubble que relaciona la distancia a una galaxia con la velocidad a la que se aleja de nosotros. Y medimos galaxias que están muy, muy lejos. También nos sirven como referencia las explosiones de un cierto tipo de supernovas. El brillo de estas supernovas nos ayuda a calcular a qué distancia se encuentran, porque medir distancias en el universo es supercomplicado. Es porque no sabemos cómo de brillante es un objeto, es decir, para saber a qué distancia está necesitamos conocer cuál es su brillo intrínseco y así podemos compararlo con el brillo que nos llega. Por eso, las supernovas nos funcionan como método de referencia porque sí podemos conocer su brillo intrínseco y compararlo con el que recibimos, lo que nos permite saber a qué distancia están. 

Como te decía, de esta forma se mide la velocidad a la que se está expandiendo el universo. Una vez que sabemos esto, extrapolamos hacia atrás, tenemos en cuenta la aceleración y podemos estimar en qué momento comenzó esa expansión. Y eso nos dice que es del orden de miles de millones de años, aproximadamente 13.800 millones de años.

El segundo método, que es bastante más preciso, viene de estudiar el fondo cósmico de microondas que es una radiación muy débil que permea todo el universo. Se le llama el eco del Big Bang porque se produjo justo después, cuando el universo tenía unos 380.000 años. En ese momento el universo se volvió transparente y la luz pudo viajar. De ahí procede la primera radiación, es como la primera foto que tenemos del universo y es lo que llamamos fondo cósmico de microondas.

Son microondas porque los fotones se han ido enfriando, han ido perdiendo energía, y ahora están a una temperatura de unos 3 kelvin más o menos. Esa luz que está por todo el universo se mide desde satélites que son capaces de distinguir con mucha precisión diferencias entre los valores de su temperatura.

Aunque esas variaciones son diminutas, dan muchísima información sobre cuál era el contenido del universo, su geometría y cómo ha evolucionado, cómo se ha ido expandiendo. Así que, estudiando las mínimas fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas, y utilizando modelos cosmológicos, se pueden calcular diferentes parámetros y uno de ellos es la edad del universo. Así se obtiene con mucha precisión esos 13.800 millones de años. 

El tercer método es más el más sencillito y un poco de cajón. Consiste en estudiar las estrellas más antiguas. Si eres capaz de saber la edad de las estrellas más antiguas, el universo ha de ser necesariamente más viejo que esas estrellas. Te dan un límite. Las personas que investigan en astronomía saben que las estrellas más viejas están en los cúmulos globulares. Si se mide el brillo y la temperatura utilizando modelos de evolución estelar, es posible datar el tiempo que llevan brillando estas estrellas. Es decir, cuándo nacieron. 

Estos estudios nos dicen que las estrellas más antiguas tendrían edades entre 12.000 millones y 13 000 millones de años. Entonces, sabemos que el universo tiene que ser más antiguo que las estrellas más viejas. Esta no es una medida tan precisa, obviamente. Pero sí funciona como una confirmación de los dos métodos anteriores. 

Mariam Tórtola Baixauli es Profesora Titular en el Departamento de Física Teórica de la Universitat de València y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC).

Coordinación y redacción: Victoria Toro.

Pregunta enviada vía email por Frank Tijerino.

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