¿El universo puede expandirse a mayor velocidad que la de la luz?

Hace unas semanas publicamos la respuesta a la pregunta sobre cuánto mide el universo. Y tras esa publicación varios lectores nos han enviado una nueva pregunta que parece implícita en mi explicación: ¿Puede el cosmos expandirse a una velocidad mayor de la de la luz? La respuesta es que sí es posible porque la cuestión es que cuando hablamos de la velocidad de la luz como la máxima velocidad que se puede alcanzar en el universo nos estamos refiriendo a la relatividad especial. Para que lo entendáis tengo que contaros que Albert Einstein formuló, en 1905, su teoría de la relatividad especial, que trata sobre el movimiento de los cuerpos en ausencia de gravedad. Según esta teoría, ninguna partícula, es decir, ningún objeto con masa puede moverse más rápido que la luz. Diez años más tarde, en 1915, Einstein completó su teoría de la relatividad con la relatividad general, que explica la gravedad como una deformación del espacio-tiempo y en ella las cosas son diferentes.

El concepto de espacio-tiempo no aparecía en la relatividad especial. Pero cuando pasas a relatividad general no hay ninguna ley que diga que el espacio-tiempo no puede moverse más rápido que la luz.

Si hablamos de la velocidad a la que se expande el cosmos estamos haciendo una extrapolación errónea en dos sentidos

En realidad, la medida no es la velocidad a la que se mueve el espacio-tiempo. De hecho, la medida de la expansión está en unidades que son el inverso de tiempo. Se le suele dar un valor promedio que está entre 68 y 72 kilómetros por segundo por megaparsec. El parsec es una medida que utilizamos en astronomía y que equivale a 3,26 años luz (o lo que sería lo mismo: casi 40.000 billones de metros). Y un megaparsec son un millón de parsec (3,26 millones de años luz). Eso quiere decir que si miras a una estrella que está a un megaparsec se va a alejar a esa velocidad de nosotros. Si miras a una que está a dos megaparsecs su velocidad de alejamiento será el doble y así va aumentando la velocidad de recesión. Pero esas galaxias en el propio espacio-tiempo no se están moviendo, prácticamente se mueven con velocidades locales que son el 2% de la velocidad de la luz. Lo que ocurre es que se expande todo el espacio-tiempo. Para tratar de aclararlo más puedo poneros una analogía, es como cuando un niño o una niña crecen. La distancia entre su rodilla y su ombligo va aumentando, pero ni su rodilla ni su ombligo de repente se van lejos de todo. El ombligo no se le va a la nuca, sigue estando en la misma posición en la que estaba. ¿Qué se ha expandido? Se ha expandido todo el cuerpo. Lo mismo ocurre con el espacio-tiempo, que sería como el cuerpo en el caso de la criatura.

Si hablamos de la velocidad a la que se expande el cosmos estamos haciendo una extrapolación errónea en dos sentidos. Tenemos una foto del universo ahora y una foto del universo en otro momento, entonces, saco las dos fotos, comparo las dos escalas y si divido longitud entre longitud a diferentes tiempos, lo que me está quedando es una cantidad inversa de tiempo. Otra cosa es que cuando eso lo uso y lo vuelvo a multiplicar por la distancia, me parece que he conseguido una velocidad, pero en realidad nosotros solo medimos inversos de tiempo. Medimos una variación de escala en tiempo. Pero, sobre todo, es que estamos interpretando el espacio-tiempo como si fuera una partícula y eso es un error. Las partículas son materia y el espacio-tiempo es geometría. Y en la relatividad general no tenemos ninguna ley que impida que la geometría se expanda a una velocidad que, cuando la interpretamos como velocidad, sea mayor que la de la luz.

En resumen, os diría que estamos aplicando una restricción de la relatividad especial a algo que parece una velocidad, pero que realmente no lo es. Es simplemente una manera de cuantificar cómo crece el espacio-tiempo y que surge en el contexto más amplio, el de la relatividad general.

Ruth Lazkoz es profesora e investigadora de la Universidad del País Vasco, sus líneas de trabajo son la cosmología teórica y observacional, la energía oscura y la gravedad modificada.

Pregunta enviada vía email por Petar Hristov y Juan José Mangas Lavería

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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