Pregúntele a Ethan: ¿cómo podemos mirar hacia el pasado hasta el Big Bang?

Nuestra historia cósmica del universo, sin contradecir las mejores observaciones y teorías de hoy.

El tiempo avanza y el pasado ya no puede ser devuelto. Desde un punto de vista humano, llamamos a esto la flecha del tiempo: el pasado es solo un recuerdo; el futuro aún no ha llegado, y todo lo que podemos experimentar es el presente. Se supone que todo en el Universo obedece a esta propiedad, y todas las interacciones ocurrieron en el pasado, ocurren ahora o sucederán en el futuro. Pero, ¿no significa esto que el pasado solo debería convertirse en un recuerdo para el universo? Nuestro lector está preocupado por el hecho de que, de hecho, no todo es así:

¿Cómo vemos los fotones CMB si la Tierra no existía en el momento en que se emitieron? ¿No deberían estos fotones huir de nosotros hacia nuestro futuro?

Es difícil darse cuenta de esta idea: declaramos que recordamos miles de millones de años, pero ¿cómo lo hacemos exactamente, incluso si la Tierra no existió durante tanto tiempo?


Disco protoplanetario alrededor de una joven estrella a la vista del artista

Revelar la historia de nuestro sistema solar es un poco como una historia de detectives: solo tenemos evidencia de aquellos que han permanecido y sobrevivido hasta el día de hoy, y necesitamos recrear el resto de la historia de cómo llegamos hoy. Los registros de personas se remontan a un máximo de varios miles de años, y antes de eso solo tenemos evidencia de historia biológica, química, geológica y física. Podemos recrear la historia de la vida en la Tierra a través de una comprensión del ADN, la evolución, los restos fósiles, la descomposición radiactiva, los depósitos de carbón, etc. Podemos recrear la historia del sistema solar al estudiar la miríada de planetas, lunas, cometas y asteroides disponibles para nosotros. Gracias a la evidencia indirecta disponible para nosotros, aprendimos mucho sobre cómo la Tierra llegó a su estado actual.


Una colisión masiva de grandes planetesimales dio lugar al sistema Tierra / Luna, y aprendimos sobre esto volando a la Luna y volviendo a las imágenes terrestres de su superficie.

La Tierra existe solo 4.500 millones de años, esto es menos de un tercio de la historia del universo. Y solo podemos adivinar nuestro pasado, pero no observarlo directamente. Pero alguien, ubicado a una distancia suficientemente grande de nosotros, podría observar nuestro pasado directamente. Por qué Porque para ellos es el presente.


Vista de la Tierra y la Luna desde Cassini en la órbita de Saturno, 19 de julio de 2013. En la imagen, la Tierra es aproximadamente 67 minutos más joven de lo que era para nosotros en el momento de la foto.

Si miraras desde la Luna a la Tierra, verías la Tierra como era hace 1.3 segundos, ya que la luz tarda aproximadamente 1.3 segundos para tal viaje. Si estuvieras en Plutón, verías la Tierra como era hace menos de 5 horas. Pero para apreciar realmente cuánto era diferente la Tierra pasada del presente, solo se podía a distancias más serias:
• Desde Proxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, verías la Tierra como era hace 4,2 años.
• Desde Sirio, la estrella más brillante del cielo, verías la Tierra como era hace 8,6 años.
• Desde Rigel, la estrella azul más brillante de la constelación de Orión, verías la Tierra como era hace 773 años.
• Desde Deneb, la estrella brillante visible más lejana, verías la Tierra como era hace 2600 años.
• Desde Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, verías la Tierra como era hace 2,2 millones de años.
• Con Messier 84, una de las galaxias más distantes del cúmulo de Virgo, verías la Tierra como era hace 60 millones de años, poco después de la extinción de los dinosaurios.
• Con IC 1101, la galaxia más grande conocida en el Universo, verías la Tierra como era hace 1.050 millones de años.
• Con GN-z11, la galaxia más lejana que conocemos, verías la Tierra como era hace 13.400 millones de años.

Por supuesto, hace 13.400 millones de años no había Tierra, ¡tal vez la Vía Láctea no existía entonces! Vería lo que había en ese momento: materia, que eventualmente se convertirá en la Vía Láctea, estrellas, planetas, uno de los cuales, después de otros 9 mil millones de años, se formará en la Tierra.



Para nosotros, las leyes de la física funcionan de la misma manera que para aquellos ubicados en otro lugar. Y cuando miramos todas estas estrellas o galaxias distantes, vemos la luz emitida por ellas hace millones y miles de millones de años. Esta luz cambió con el tiempo: el universo se expandió y la longitud de onda de la luz aumentó. El ultravioleta más brillante de las galaxias más distantes se estiró tanto que pasó del ultravioleta, a través de toda la parte visible del espectro, y terminó en el infrarrojo. Probablemente hay galaxias más allá de las capacidades de nuestros telescopios infrarrojos, porque su luz se ha desplazado a la longitud de onda más larga del espectro, inaccesible para la cámara infrarroja del telescopio Hubble.



Si estamos lo suficientemente determinados, podemos buscar signos del Big Bang, fuera de cualquier galaxia. En las primeras etapas, el Universo estaba lleno de un mar de materia, antimateria y partículas de radiación. Con el tiempo, la materia y la antimateria se aniquilaron y dejaron una pequeña cantidad de exceso de materia, y las longitudes de onda de radiación se extendieron debido a la expansión del Universo. Dado que la longitud de onda y la energía están conectadas, cuanto más larga es la longitud, menos energía, el Universo se enfría con la expansión, lo que significa que en algún momento llegamos a una etapa importante: los electrones y los protones comenzaron a formar átomos neutros, que ya no se dividieron en partes por radiación . En este punto, la radiación comienza a viajar libremente, sin obstáculos y directa.



Hoy vemos que esta radiación tardó 13.81 mil millones de años en viajar a nosotros. Cuando miramos el Universo y vemos radiación relicta, vemos luz que:
• apareció durante el Big Bang,
• última interacción, dispersándose desde un electrón libre en el último momento cuando el Universo se llenó de electrones libres,
• viajó 13.81 mil millones de años a través de un universo en expansión,
• Se acercó a nosotros y se metió en el detector, pasando a la parte de microondas del espectro después de este increíble viaje.

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La luz del Big Bang con el tiempo aumenta la longitud de onda, pierde energía y densidad, pero aún no desaparece; solo necesitas saber cómo buscarlo.

Esta luz volará más allá de nuestros ojos, pero siempre, en cualquier momento del futuro, aparecerá una nueva luz, desde puntos más distantes del Universo, que llegará a nuestros ojos por primera vez. Será una luz aún más fría, de épocas anteriores, con una menor densidad de fotones. Después de 100 mil millones de años, ya no será microondas, sino emisión de radio, debido a la continua expansión del Universo. Pero cuanto más miramos, la mayor parte del universo se nos revelará.



Y alguien ubicado tan lejos de nosotros no verá la Tierra o la Vía Láctea, mirando en nuestra dirección, solo la luz del Big Bang, exactamente lo mismo que vemos cuando miramos en su dirección.