¿Cuáles son los objetos más lejanos que podemos observar?

    Por supuesto, los objetos más lejanos que podamos observar dependerán de la tecnología de los detectores disponibles. Los record de distancia a galaxias y cuásares lejanos se irán recopilando en la página de noticias.
    Pero la pregunta interesante sería entonces si existe un límite de distancia para los objetos que podemos observar aún en principio.
    La respuesta es bastante truculenta. Primero tenemos que encontrar una definición plausible de distancia. La más habitual es el recorrido de la luz desde la galaxia lejana hasta nosotros calculado como c t, siendo t el tiempo de viaje y c la velocidad de la luz. Como la luz no ha podido estar viajando más tiempo que la edad del universo se suele oír por ahí que no podemos observar objetos que estén a una distancia mayor que c t₀ ~ 15,000 millones de años luz.
    Pero las cosas no son, desgraciadamente, tan sencillas como eso. En un universo en expansión las distancias crecen con el tiempo y entonces tendremos que definir la distancia a una galaxia de manera más precisa, como por ejemplo la distancia medida "ahora" (ver definiciones de distancias en cosmología).
    El factor de escala a(t) de esas distancias [definido de tal manera que la distancia original D se convierte en D₀ = D/a(t)] aumenta con el tiempo de una forma que depende del modelo de universo en el que vivamos. Por ejemplo pongamos el caso simple de lo que se llama habitualmente un universo de densidad crítica o de Einstein-deSitter donde a(t) = t^2/3.
    La edad del universo para este modelo es 2/3 del tiempo de Hubble, definido como 1/H₀, siendo H₀ la constante de Hubble, uno de cuyos valores podría estar en torno a 65 km/s/Mpc equivalente a unos 14,000 millones de años, en números redondos. Esto significa una edad del universo de unos 10,000 millones de años. Por supuesto, este modelo está bien descartado por las observaciones, pero lo utilizamos como muestra sencilla de una propiedad más general de los modelos de un universo en expansión.
    Dividamos a continuación el tiempo de expansión en digamos 5 intervalos de 2 mil millones de años cada uno. El universo había aumentado en promedio en el intervalo 0-2 un factor

(edad actual del universo/edad media del intervalo)^2/3 = (10/1)^2/3 = 4,64

en el intervalo 2-4 un factor (10/3)^2/3 = 2,23, y así en los intervalos restantes unos factores respectivos de 1,59 1,26 1,07. Lo que hace que el universo haya crecido durante el viaje de la luz hasta nosotros un factor 10,79 (en esta estimación tan burda) y la distancia que la luz ha recorrido haya aumentado en la actualidad hasta

2 (4,64+2,23+1,59+1,26+1,07) = 21,58 mil millones de años luz

    Para una estimación correcta del factor tendríamos que hacer la integral
ò t^-2/3 dt entre 0 y 1 que daría exactamente 3. Luego en principio, en un universo de Einstein-deSitter podríamos observar galaxias que se encuentran actualmente a unos 30,000 millones de años luz.
    En un universo del tipo preferido actualmente (universo plano con una contribución de la constante cosmológica equivalente a un 70% de la densidad crítica y una densidad de materia del 30% de la densidad crítica) la edad del universo sería de unos 14 mil millones de años y podríamos ver objetos que se encuentran actualmente a una distancia de unos 45,000 millones de años luz.
    El lector puede hacer sus propios cómputos para diferentes modelos de universo empleando el siguente javascript, teniendo en cuenta que la distancia comóvil radial corresponde a la definición de distancia que estamos utilizando.
    Como curiosidad el lector debería fijarse en que las distancias deducidas a partir de la luminosidad de la galaxia o de su diametro aparente producen valores completamente diferentes, y que sólo coinciden para desplazamientos al rojo pequeños, lo que indica un efecto claro de las propiedades geometro-relativistas de nuestro universo.
    La luz más lejana que podemos observar proviene de una época del pasado en la que el universo tenía unos 400,000 años y se llama fondo cósmico de microondas. La energía de esta radiación proviene de la inyección de la energía de aniquilación entre electrones y positrones en forma de radiación gamma cuando el universo tenía poco menos de 1 segundo de edad. A partir de ese momento, esta radiación gamma en estrecho contacto con la materia fue perdiendo energía debido a la expansión del universo, hasta que a unos 3000 grados de temperatura dejó de interaccionar con la materia y empezó a viajar libremente por el espacio. En ese momento la radiación ya había perdido suficiente energía para entrar en el rango visible. Sin embargo, la expansión del universo hasta la actualidad la ha convertido en microondas.

Para información detallada ver horizontes en cosmología.

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