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La superficie de una esfera es finita, pero no tiene borde. Los ángulos de un triángulo esférico suman más de 180 grados. Si el Universo tiene curvatura positiva, entonces su geometría es el análogo 3D de una esfera.
para saber más). Si suponemos que el Universo es isotrópico (tiene el mismo aspecto, por término medio, en todas las direcciones del cielo) y homogéneo (tiene el mismo aspecto, por término medio, en todos los puntos), y que no existe esa misteriosa sustancia llamada energía oscura, entonces la relatividad general nos dice que sólo hay tres posibilidades de
La superficie de una silla de montar. Los ángulos de un triángulo dibujado en esta silla de montar suman menos de 180 grados. Si el Universo tiene curvatura negativa, entonces su geometría es el análogo 3D de una silla de montar infinita.
Un trozo del plano. Los ángulos de un triángulo dibujado en este plano suman exactamente 180 grados. Si el Universo tiene curvatura cero, entonces su geometría es el espacio 3D ordinario que aprendemos en la escuela.
Pero, ¿lo son? La primera es que la relatividad general es cierta. La teoría se ha puesto a prueba muchas veces y siempre ha resistido las pruebas de forma admirable, por lo que los físicos en general la consideran cierta (aunque hay disidentes, véase aquí). Otro supuesto es que el Universo es isotrópico, es decir, que al mirar en las distintas direcciones del cielo, ninguna dirección destaca sobre otra, todas son iguales, en promedio. Esta idea puede parecer extraña al principio, ya que el mundo se ve definitivamente diferente en distintas direcciones. Sin embargo, esta suposición se refiere a la mirada media sobre grandes volúmenes de espacio. Según las observaciones actuales, este promedio es realmente el mismo en todas partes, por lo que es probable que el Universo sea isotrópico. Si se acepta la isotropía, la homogeneidad sólo puede fallar si se acepta que nuestra ubicación en el espacio es de alguna manera especial, una idea que los físicos rechazan.
Universo estático
Eleonora Di Valentino no trabaja, asesora, posee acciones ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que pueda beneficiarse de este artículo, y no ha revelado ninguna afiliación relevante más allá de su nombramiento académico.
Por muy elegante que sea su teoría, los datos experimentales tendrán la última palabra. Las observaciones del movimiento retrógrado de los planetas fueron fundamentales para la revolución copernicana, en la que el Sol sustituyó a la Tierra en el centro del sistema solar. Y la inusual órbita de Mercurio proporcionó una espectacular confirmación de la teoría de la relatividad general. De hecho, toda nuestra comprensión del universo se basa en anomalías observadas e inesperadas.
Ahora, nuestro nuevo artículo, publicado en Nature Astronomy, llega a una conclusión que puede desatar una crisis en la cosmología, si se confirma. Demostramos que la forma del universo puede ser en realidad curvada y no plana, como se pensaba anteriormente, con una probabilidad superior al 99%. En un universo curvo, no importa en qué dirección se viaje, se acabará en el punto de partida, como en una esfera. Aunque el universo tiene cuatro dimensiones, incluida la del tiempo.
Universo Einstein-de sitter
COSMOLOGÍALas ecuaciones de campo de Einstein describen la gravedad no como una fuerza, sino como una propiedad del espacio-tiempo, el tejido del universo. La Tierra viaja alrededor del Sol en una órbita circular porque la masa del Sol deforma el espacio-tiempo a su alrededor como una bola de bolos
En la antigüedad, estudiosos como Aristóteles pensaban que los objetos pesados caían más rápido que los ligeros bajo la influencia de la gravedad. Hace unos cuatro siglos y medio, Galileo Galilei decidió comprobar experimentalmente esta suposición. Dejó caer objetos de diferentes masas desde la Torre de Pisa y comprobó que la gravedad hace que todos caigan de la misma manera. Más de 300 años después, Albert Einstein quedó sorprendido por el hallazgo de Galileo. Se dio cuenta de que si todos los objetos siguen la misma trayectoria bajo la gravedad, entonces ésta podría no ser una fuerza sino una propiedad del espacio-tiempo -el tejido del universo- que todos los objetos experimentan de la misma manera.
En uno de los avances más importantes de la física moderna, Einstein reconoció que cuando el espacio-tiempo se curva, los objetos no siguen líneas rectas. Consideró que la Tierra, por ejemplo, orbita el Sol en un círculo porque el Sol curva el espacio-tiempo en su proximidad. Esto es similar a la trayectoria de una pelota en la superficie de un trampolín cuyo centro está lastrado por una persona.
El universo del dodecaedro
Un provocativo artículo publicado hoy en la revista Nature Astronomy sostiene que el universo puede curvarse y cerrarse sobre sí mismo como una esfera, en lugar de quedar plano como una hoja de papel, como predice la teoría estándar de la cosmología. Los autores han vuelto a analizar un importante conjunto de datos cosmológicos y han llegado a la conclusión de que los datos favorecen un universo cerrado con un 99% de certeza, incluso cuando otras pruebas sugieren que el universo es plano.
Los datos en cuestión -las observaciones del telescopio espacial Planck de la antigua luz llamada fondo cósmico de microondas (CMB)- “apuntan claramente hacia un modelo cerrado”, afirma Alessandro Melchiorri, de la Universidad Sapienza de Roma. Es coautor del nuevo trabajo con Eleonora di Valentino, de la Universidad de Manchester, y Joseph Silk, principalmente de la Universidad de Oxford. En su opinión, la discordancia entre los datos del CMB, que sugieren que el universo es cerrado, y otros datos que apuntan a la planitud representa una “crisis cosmológica” que exige un “replanteamiento drástico”.
Sin embargo, el equipo de científicos detrás del telescopio Planck llegó a conclusiones diferentes en su análisis de 2018. Antony Lewis, cosmólogo de la Universidad de Sussex y miembro del equipo de Planck que trabajó en ese análisis, dijo que la explicación más simple para la característica específica en los datos del CMB que di Valentino, Melchiorri y Silk interpretaron como evidencia de un universo cerrado “es que es sólo una casualidad estadística.” Lewis y otros expertos dicen que ya han examinado de cerca la cuestión, junto con otros enigmas relacionados en los datos.
