Un universo en expansión hace que medir distancias sea más complicado porque el espacio no permanece fijo mientras la luz viaja a través de él. Las galaxias siguen emitiendo luz, pero esa luz puede pasar miles de millones de años cruzando el cosmos antes de llegar a nosotros. Durante ese viaje, el universo sigue expandiéndose, aumentando la separación promedio entre galaxias (sí, sabemos que las galaxias pueden chocar, pero en promedio, a grandes escalas, se están alejando).

Esto significa que cuando un telescopio capta la luz de una galaxia lejana, la imagen no revela dónde está esa galaxia hoy. Muestra la galaxia tal como aparecía cuando la luz comenzó su viaje. Para estimar su distancia actual, los astrónomos deben usar un modelo cosmológico que tenga en cuenta cómo se ha expandido el universo a lo largo del tiempo.

El modelo principal utilizado hoy se llama LCDM. Incluye materia oscura (episodio diferente) y energía oscura (episodio diferente). Las fortalezas y limitaciones de LCDM merecen discutirse por separado (episodio diferente), pero los modelos alternativos no cambian significativamente el panorama general descrito aquí.

El universo tiene unos 13.770 millones de años, pero las regiones más distantes que podemos observar están ahora a unos 45.000 millones de años luz de distancia. El espacio se expandió durante todo el tiempo que su luz viajaba hacia nosotros.

Este límite se conoce como horizonte de partículas, horizonte cosmológico u horizonte comóvil, dependiendo de lo elegante que te sientas en el momento. Define el borde exterior de nuestra burbuja observable y marca la mayor distancia que podemos ver hoy.

Al principio, los números parecen contradictorios. ¿Cómo puede el universo observable extenderse 45.000 millones de años luz si el universo tiene solo 13.770 millones de años? La respuesta es que el universo puede expandirse más rápido que la luz.

Por qué se permite la expansión más rápida que la luz

Esto no viola las leyes de la física. La velocidad de la luz limita la rapidez con que los objetos pueden moverse a través del espacio en una región local. Un observador nunca verá un cohete cercano pasar más rápido que la luz.

La expansión cósmica es diferente. Las galaxias lejanas no se mueven necesariamente a través del espacio en el sentido habitual. En cambio, el espacio entre nosotros y esas galaxias está creciendo. La relatividad especial no impone la misma restricción sobre la rapidez con que pueden aumentar las grandes distancias en el universo.

Los astrónomos pueden estimar la rapidez con que una galaxia se aleja midiendo su corrimiento al rojo. A medida que una galaxia se aleja, su luz se estira hacia longitudes de onda más rojas en el espectro electromagnético. Edwin Hubble usó este efecto para descubrir evidencia de que el universo se está expandiendo.

En un universo en expansión, las galaxias más distantes generalmente se alejan más rápido porque hay una mayor cantidad de espacio entre ellas y nosotros. Más espacio significa más distancia que puede expandirse.

El punto en el que las galaxias comienzan a alejarse más rápido que la luz se llama distancia de Hubble. Se encuentra a unos 13.770 millones de años luz de distancia.

Por qué aún podemos ver galaxias que se mueven más rápido

Podemos observar galaxias más allá de la distancia de Hubble porque la luz que nos llega hoy fue emitida hace mucho tiempo, cuando esas galaxias estaban mucho más cerca. También podemos eventualmente recibir luz de algunas galaxias ubicadas aún más lejos, siempre que la luz comenzara a viajar hacia nosotros cuando las galaxias estaban más cerca.

Sin embargo, hay un límite último llamado horizonte de eventos cosmológico (que es ligeramente diferente del horizonte de eventos de un agujero negro). Actualmente está a unos 17.000 millones de años luz de distancia.

Cualquier luz emitida AHORA MISMO más allá de ese límite NUNCA nos alcanzará, nunca, por mucho que esperemos. La expansión del espacio impedirá que cruce la distancia creciente.

La expansión acelerada impulsada por la energía oscura hace que esta separación sea aún más extrema. El horizonte de eventos cosmológico continuará expandiéndose en el futuro, pero eventualmente alcanzará una distancia máxima de unos 60.000 millones de años luz.

Incluso entonces, los observadores no podrán ver todo dentro de esa distancia. La luz de las galaxias más distantes...