¿Cuántos años tiene el universo y cómo lo sabemos?
El universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años
La mejor estimación científica disponible sitúa la edad del universo en torno a 13.800 millones de años.
Pero ¿cómo podemos conocer la edad de algo que comenzó miles de millones de años antes de que existieran la Tierra, el Sol e incluso nuestra galaxia tal como la conocemos?
No existe un “reloj del universo” que podamos consultar directamente. Los astrónomos reconstruyen su historia utilizando varias evidencias independientes: observan cómo se expande el cosmos, estudian la radiación más antigua que podemos detectar y comparan esos resultados con la edad de algunas de las estrellas más antiguas.
Lo extraordinario es que métodos muy diferentes permiten construir una historia cosmológica coherente con un universo extremadamente antiguo, de aproximadamente 13.800 millones de años.
El primer gran indicio: el universo se está expandiendo
Para comprender cómo podemos calcular su edad debemos empezar por uno de los descubrimientos fundamentales de la cosmología moderna: el universo se expande.
Cuando observamos galaxias distantes, vemos que su luz presenta un desplazamiento cosmológico hacia longitudes de onda más largas. En términos sencillos, a medida que el espacio se expande, también se estira la luz que viaja a través de él.
Si actualmente el universo está expandiéndose, podemos imaginar el proceso inverso.
Pensemos en una película de la evolución cósmica reproducida hacia atrás. Las galaxias estarían progresivamente más próximas entre sí y el universo sería cada vez más caliente y denso.
Esta idea permite utilizar la expansión cósmica para reconstruir su historia y estimar cuánto tiempo ha transcurrido desde sus primeras etapas.
La constante de Hubble
La relación entre la distancia de una galaxia y la velocidad con la que parece alejarse está asociada a un parámetro fundamental denominado constante de Hubble.
Cuanto mejor conocemos la velocidad de expansión, mejor podemos reconstruir la evolución del cosmos.
Las observaciones realizadas durante décadas han permitido mejorar enormemente estas mediciones. Sin embargo, determinar con exactitud la velocidad actual de expansión sigue planteando uno de los grandes problemas abiertos de la cosmología.
El fondo cósmico de microondas: una fotografía del universo bebé
Una de las evidencias más poderosas procede del fondo cósmico de microondas, conocido por las siglas CMB.
Es la luz más antigua que podemos observar directamente.
Durante sus primeras etapas, el universo era tan caliente y denso que la luz no podía desplazarse libremente grandes distancias. Aproximadamente 380.000 años después del Big Bang, el cosmos se había enfriado lo suficiente para que se formaran átomos neutros y la radiación pudiera propagarse con mucha mayor libertad.
Esa antiquísima radiación continúa viajando por el universo.
Debido a la expansión del espacio, actualmente la detectamos principalmente en forma de microondas.
Y contiene una enorme cantidad de información sobre el universo primitivo.
¿Cómo puede esa luz revelar la edad del universo?
El fondo cósmico de microondas no es perfectamente uniforme. Presenta pequeñísimas variaciones de temperatura relacionadas con diferencias de densidad existentes en el universo primitivo.
La misión Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) realizó mediciones extraordinariamente precisas de estas fluctuaciones.
Los científicos comparan esas observaciones con modelos cosmológicos que describen cómo evoluciona un universo que contiene materia ordinaria, materia oscura, radiación y energía oscura.
Las observaciones de Planck han sido fundamentales para establecer una edad del universo de aproximadamente:
13.800 millones de años.
Esta es una de las razones por las que esa cifra tiene tanto peso científico. No procede simplemente de observar un objeto antiguo, sino de reconstruir la evolución del cosmos mediante observaciones físicas extremadamente precisas.
Las estrellas más antiguas funcionan como comprobación
Existe además una condición lógica muy sencilla:
El universo necesariamente tiene que ser más antiguo que las estrellas que contiene.
Los astrónomos estudian poblaciones estelares extremadamente antiguas, especialmente las presentes en cúmulos globulares, y utilizan modelos de evolución estelar para estimar sus edades.
También pueden estudiar objetos que han alcanzado fases finales de la evolución estelar, como las enanas blancas. Analizar cómo se enfrían proporciona otra herramienta para investigar escalas de tiempo astronómicas.
Estos métodos ofrecen una comprobación independiente de las estimaciones cosmológicas.
¿Sabemos que tiene exactamente 13.800 millones de años?
No debemos interpretar 13.800 millones de años como si fuera una fecha conocida con la precisión de un cronómetro.
Es una estimación científica obtenida a partir de observaciones y modelos cosmológicos.
La ciencia intenta reducir continuamente sus incertidumbres mediante mejores telescopios, instrumentos más precisos y nuevas técnicas de medición.
Y existe un problema particularmente interesante que demuestra que nuestra comprensión del universo todavía no está completa.
El gran misterio: la tensión de Hubble
Actualmente existen distintas maneras de determinar la velocidad de expansión del universo.
Una consiste en estudiar el universo relativamente cercano utilizando objetos que permiten establecer distancias astronómicas, entre ellos las estrellas variables Cefeidas y las supernovas de tipo Ia.
Otra utiliza información procedente del universo temprano, especialmente el fondo cósmico de microondas, junto con el modelo cosmológico.
El problema es que los métodos no proporcionan exactamente el mismo valor para la velocidad de expansión.
Esta discrepancia recibe el nombre de tensión de Hubble y constituye un área activa de investigación.
Resolverla podría permitir perfeccionar nuestras mediciones cosmológicas o incluso revelar aspectos de la física del universo que todavía no comprendemos completamente.
¿Qué aporta el telescopio James Webb?
El telescopio espacial James Webb también participa en esta investigación.
Su enorme capacidad de observación permite estudiar determinados objetos con una resolución extraordinaria y comprobar mediciones realizadas previamente con otros telescopios, incluido Hubble.
Además, Webb observa galaxias extremadamente distantes cuya luz comenzó a viajar cuando el universo era muy joven.
Estas observaciones están proporcionando nueva información sobre la rapidez con la que aparecieron y evolucionaron las primeras galaxias.
El Big Bang no fue una explosión en un punto del espacio
Esta es una de las confusiones más frecuentes.
No debemos imaginar el Big Bang como una bomba que explotó desde un punto situado en algún lugar de un espacio vacío.
El modelo del Big Bang describe un universo que, en sus primeras etapas, se encontraba en un estado muchísimo más caliente y denso y que posteriormente se expandió y enfrió.
Por eso tampoco existe un lugar del cielo al que podamos señalar diciendo: “allí ocurrió el Big Bang”.
Estamos hablando de la evolución del propio universo.
Mirar lejos es mirar al pasado
La luz no viaja instantáneamente.
La luz del Sol tarda aproximadamente ocho minutos en llegar hasta nosotros. Por tanto, cuando observamos el Sol lo vemos como era unos minutos antes.
A escalas cosmológicas este efecto resulta espectacular.
Cuando observamos una galaxia extremadamente distante, recibimos luz que comenzó su viaje hace miles de millones de años.
Los grandes telescopios funcionan así como auténticas máquinas del tiempo astronómicas: cuanto más profundamente observamos el universo distante, más atrás investigamos en su historia.
Una línea temporal simplificada del universo
Hace aproximadamente 13.800 millones de años: comienzan las primeras etapas calientes y densas descritas por el modelo del Big Bang.
Primeros minutos: se forman principalmente núcleos de elementos ligeros, especialmente hidrógeno y helio.
Aproximadamente 380.000 años después: el universo se vuelve transparente a la radiación que actualmente observamos como fondo cósmico de microondas.
Cientos de millones de años después: aparecen las primeras generaciones de estrellas y galaxias.
Durante miles de millones de años: las galaxias crecen y evolucionan y nacen y mueren innumerables generaciones de estrellas.
Hace aproximadamente 4.600 millones de años: se forma nuestro Sistema Solar.
Hoy: observamos un universo de aproximadamente 13.800 millones de años que continúa expandiéndose.
Entonces, ¿cómo sabemos la edad del universo?
No existe una única observación responsable de la respuesta.
La estimación surge de conectar numerosas piezas de un gigantesco rompecabezas cósmico: la expansión del universo, las distancias y movimientos de las galaxias, el fondo cósmico de microondas, la composición del cosmos, los modelos cosmológicos y las edades de poblaciones estelares muy antiguas.
El resultado representa uno de los mayores logros de la cosmología moderna:
el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años.
Pero quizá la conclusión más fascinante sea que todavía existen preguntas fundamentales sin resolver.
La tensión de Hubble podría terminar explicándose mediante mejoras en las mediciones y los modelos actuales o podría indicarnos que todavía falta alguna pieza importante en nuestra comprensión de la física del cosmos.
Precisamente por eso seguimos observando el cielo.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos años tiene el universo?
La mejor estimación científica actual sitúa su edad en aproximadamente 13.800 millones de años.
¿Cómo sabemos su edad?
Combinando diferentes evidencias, especialmente las observaciones del fondo cósmico de microondas, los modelos cosmológicos y las mediciones relacionadas con la expansión del universo. Las poblaciones estelares antiguas proporcionan comprobaciones adicionales.
¿Cuál es la luz más antigua que podemos observar?
El fondo cósmico de microondas, una radiación procedente de una época en la que el universo tenía aproximadamente 380.000 años.
¿James Webb puede observar el Big Bang?
No. James Webb puede observar galaxias y otros objetos extremadamente antiguos del universo temprano, pero no puede fotografiar directamente el instante inicial del Big Bang.
¿Puede cambiar nuestra estimación de 13.800 millones de años?
Sí. Las estimaciones científicas pueden perfeccionarse cuando aparecen mejores observaciones o modelos. Cualquier nueva explicación, sin embargo, tendrá que ser compatible con el enorme conjunto de evidencias cosmológicas disponibles.
Fuentes científicas
NASA — Hubble Constant and Tension
NASA — Hubble and the Big Bang
NASA — Webb: Early Universe
ESA — Planck Science Highlights