¿a que se referieren con que el universo es plano?

[Leonardo Mendoza]

Para que me comprendan, últimamente e vuelto al mundo de la Astronomía y e visto que actualmente se refieren al universo como algo plano, ¿cuando se refieren a plano se refieren a unidimensional? ¿de que manera se puede ilustrar? 

[AlbertR]

Hola @Leonardo Mendoza bienvenido a Espacio Profundo, si lo deseas puedes presentarte creando un nuevo hilo en el Club Social Espacio Profundo (Para presentarnos y conocernos todos un poco mejor, y hacer amigos!). Intento responder aquí a tu pregunta:

 

En 1915 Albert Einstein publicó las ecuaciones de la Relatividad General y poco después el físico ruso Aleksandr Friedman encontró las soluciones de las ecuaciones cuando se aplican a todo el universo, suponiendo que éste es homogéneo e isótropo a gran escala. Grosso modo las soluciones nos dicen que:

• El universo debe estar en expansión o en contracción. (Sabemos que actualmente está en expansión)
• La geometría y dimensiones del universo solo puede ser de 3 tipos

Esos 3 tipos son:

1. Universo tridimensional “esférico”. Es un universo de tamaño finito (teóricamente viajando siempre en la misma dirección se regresa al punto de partida) de ahí el nombre “esférico”, por la similitud con lo que pasa en una superficie esférica bidimensional, en ese tipo de universo tridimensional "esférico" se cumple a gran escala:

• La longitud de todas las circunferencias que se pueden dibujar en él cumplen L < 2 π r
• La suma de los ángulos internos de todos los triángulos que se dibujen en él es mayor de 180º
• Dos líneas inicialmente paralelas, si se alargan lo suficiente convergen.
• Partiendo de algún punto y transportando un vector paralelo a sí mismo, existen recorridos en circuito cerrado en los que el vector regresa con una orientación distinta a la que tenía cuando inició el recorrido.

2. Universo tridimensional “plano” (también llamado “euclídeo”) Es un universo de tamaño infinito llamado así por la similitud con lo que pasa en una superficie plana bidimensional, en ese universo tridimensional "plano" se cumple a gran escala:

• La longitud de todas las circunferencias que se pueden dibujar en él cumplen L = 2 π r
• La suma de los ángulos internos de todos los triángulos que se dibujen en él es 180º
• Dos líneas inicialmente paralelas, por mucho que se alarguen siempre se mantienen paralelas.
• Partiendo de un punto cualquiera y transportando un vector paralelo a sí mismo recorriendo cualquier circuito cerrado, el vector regresa siempre con la misma orientación con la que inició el recorrido.

3. Universo tridimensional “hiperbólico”. Es un universo de tamaño infinito llamado así por la similitud con lo que pasa en la superficie plana bidimensional de un paraboloide hiperbólico, en ese universo tridimensional "hiperbólico" se cumple a gran escala:

• La longitud de todas las circunferencias que se pueden dibujar en él cumplen L > 2 π r
• La suma de los ángulos internos de todos los triángulos que se dibujen en él es menor de 180º
• Dos líneas inicialmente paralelas, si se alargan lo suficiente divergen.
• Partiendo de un punto cualquiera y transportando un vector paralelo a sí mismo recorriendo cualquier circuito cerrado, el vector regresa con una orientación distinta a la que tenía cuando inició el recorrido.

Y ahora viene la gran pregunta, ¿y nuestro universo de que tipo es? ¿Es tipo 1 “esférico”, es tipo 2 “plano” o es tipo 3 “hiperbólico”? La teoría nos dice cuáles son las 3 posibilidades, pero determinar la correcta solo es posible hacerlo realizando medidas en nuestro universo. Desafortunadamente no tenemos tecnología para crear con láseres un triángulo a gran escala, de miles de millones de años luz de longitud de lados y mirar cuanto suman los ángulos internos.

 

 

Pero por suerte hay otra manera: las soluciones de las ecuaciones de la Relatividad General (soluciones llamadas "Ecuaciones de Fridman") nos dicen que la geometría del universo depende del valor de lo que se conoce como “ratio de densidad del universo” Ω

• Si Ω > 1 el universo es "esférico"
• Si Ω = 1 el universo es "plano"
• Si Ω < 1 el universo es "hiperbólico"

El ratio de densidad del universo es el cociente entre la densidad real del universo a gran escala y una densidad que aparece en las ecuaciones, que se llama densidad crítica.

Las mejores medidas del ratio de densidad del universo disponibles actualmente son las realizadas por el Satélite Espacial Planck de la ESA publicadas en 2020 con el nombre “Planck 2018 results VI Cosmological parameters” La mejor medida disponible publicada por la colaboración Planck dice:

Ω = 0.9993 +/- 0.0019

 

Es decir que el ratio está comprendido entre 0.9974 < Ω < 1.0012

 

Medida que, por lo tanto, no descarta ninguno de los 3 tipos de universo descrito. Eso sí, nos dice que, si el universo no es plano, la desviación que presenta respecto de un universo plano es muy pequeña.

 

hace 4 horas, Leonardo Mendoza dijo:

...he visto que actualmente se refieren al universo como algo plano...

De ahí que para muchísimos cálculos cosmológicos se tome como valor de cálculo Ω=1 y eso signifique que, para ese cálculo se está suponiendo “universo plano”

Saludos.

 

Editado 24 Octubre por AlbertR

[Lucho2000]

Mega clase... hay mucho que tengo que aprender

 

Saludos

[torteval]

No te vayas nunca @AlbertR!!!