Libre

miércoles, 23 de mayo de 2018

El universo en tres escalas


Primera escala

Imaginemos que la Tierra tiene el tamaño de una canica, más o menos un centímetro de diámetro.
Si ese fuera el tamaño de la Tierra, la Luna mediría tres milímetros y medio de diámetro y daría vueltas en torno a la Tierra a 40 centímetros de ésta.
Quizás nos parezca lejos a esta escala; pero es así, la Tierra y la Luna están separadas por una distancia grande si tenemos en cuenta los tamaños de una y otra y su imagen en los cielos respectivos.




En esta escala el Sol mediría 1 metro de alto (¡no cabe entre la Tierra y la Luna!) y estaría situado a 150 metros de la Tierra. Mercurio, Venus y Marte serían canicas más pequeñas que la Tierra (Venus prácticamente igual) que orbitarían a unos 50 metros del Sol (Mercurio), a unos 100 (Venus) y a unos 220 (Marte).
Mucho más allá está Júpiter, el mayor planeta del Sistema Solar, con un diámetro de unos 14 centímetros (una pelota de las que usan los niños más pequeños para jugar al fútbol) se encontraría a unos 800 metros del Sol. Saturno tendría un diámetro de unos 11 centímetros y estaría situado a casi kilómetro y medio del Sol. Más allá Urano y Neptuno tendrían un diámetro de unos 5 centímetros (como una naranja) y orbitarían a casi tres kilómetros del Sol el primero, y a 4 kilómetros y medio el segundo.
En esta escala la Voyager 1, el objeto construido por el ser humano que está más lejos de nosotros, se encuentra ya a 20 kilómetros del Sol y sigue alejándose a la increíble velocidad de 6 centímetros por hora (la luz viajaría a 30 centímetros ¡por segundo!).
¿A qué distancia está la estrella más cercana, Alfa Centauro? Pues está a 40.000 kilómetros. La utilidad de esta primera escala no nos permite más que hacernos una idea de los tamaños relativos del Sol y de los planetas y de las distancias dentro del Sistema Solar. Para ir más allá tenemos que utilizar otra escala.

Segunda escala

En esta segunda escala el Sol, que antes tenía 1 metro de alto, pasa a medir tan solo un milímetro. El sol es un punto apenas perceptible a simple vista y la Tierra... pues la Tierra mide una centésima de milímetro. Un cabello humano es unas cinco veces más grueso. Para hacernos una idea: el sistema Tierra/Luna que veíamos en la escala anterior (y sobre el que volveremos) mediría algo menos de 1 milímetro. Es decir, en ese milímetro cabría la órbita de la Luna alrededor de la Tierra.
En esta escala la Tierra estaría situada a 15 centímetros del Sol, Júpiter a 80 centímetros y la Voyager 1 estaría ahora a 20 metros del Sol. Su velocidad sería de 0,06 milímetros por hora; o sea, tardaría una hora en cruzar el grosor de un cabello humano. En esta escala la velocidad de la luz sería de 0,3 milímetros al segundo; o sea, algo más de 1 metro por hora.
La estrella más cercana estaría situada a 40 kilómetros del Sol. Las distancias interestelares son enormes en relación a la experiencia humana.



Lo que más me gusta en esta escala es la imagen de la Vía Láctea, nuestra Galaxia. Si el Sol midiera un milímetro la Vía Láctea sería una nube de estrellas de ¡un millón de kilómetros de largo! Es decir, ocuparía todo el espacio entre la Luna, la Tierra y la órbita de la Luna opuesta a donde se encuentra. Es decir, la órbita de la Luna en torno a la Tierra marcaría los límites externos de la Vía Lactea (en realidad la Vía Láctea desbordaría esta órbita) y la Tierra sería el centro de la Galaxia. El grosor de la Galaxia sería de unos 100.000 kilómetros en esta escala.
¿Cuántas estrellas hay en la Vía Láctea? Antes dijimos que el Sol estaría separado de su estrella más cercana por unos 40 kilómetros; que es una distancia enorme teniendo en cuenta la escala en la que nos manejamos (el Sol mide un milímetro); por lo que podría pensarse que considerando que la distancia entre el Sol y las estrellas cercanas es una media de las que encontramos en la Galaxia resultaría un número evidentemente alto, pero no exagerado de estrellas en nuestra Galaxia. Nada más lejos de la realidad.
Calculemos a ojo tan solo para ver la magnitud de la que estamos hablando. Si el Sol está separado por unos 40 kilómetros de la estrella más cercana podemos quizás pensar que el espacio que ocupa una estrella en relación a las demás es el de un cubo de 40 kilómetros de lado. Si esto es así resultaría que el volumen que cada estrella tendría asignado sería de unos 64.000 kilómetros cúbicos. Ahora bien, ¿cuál sería el volumen de la Vía Láctea? Un cilindro de 500.000 kilómetros de radio y 100.000 de altura tiene un volumen de 25 por 10 elevado a 15. Si dividimos esta cifra por 64.000 el resultado es de ¡casi 400.000 millones! Lo que se ajusta bastante con los cálculos hechos por los científicos (entre 100.000 y 400.000 millones). Vemos cómo nuestra escala nos permite tener una idea de la magnitud del número de estrellas de la Galaxia; esto es, varios cientos de miles de millones.



Para finalizar con esta escala tenemos que ver en ella a qué distancia se encontraría la Galaxia más cercana, Andrómeda, que se ubicaría a 20 millones de kilómetros de la Vía Láctea, en algún punto entre la Tierra y Marte o Venus en la escala que estamos utilizando, una escala que agota aquí su utilidad. Para dar el siguiente paso debemos utilizar la tercera y definitiva escala.

Tercera escala

La escala anterior nos ha permitido hacernos una idea de nuestra Galaxia, pero el Universo está integrado por muchas otras Galaxias ¿cómo se ubican unas en relación a otras? Para hacernos una idea de esto consideraremos ahora que la Vía Láctea, que en la escala anterior ocupaba un millón de kilómetros, ahora solamente mide... un milímetro.
Imaginemos que esa inmensa nube de estrellas tan solo se extiende en la décima parte de un centímetro. ¿Dónde se situarían el resto de Galaxias? Andrómeda, la Galaxia más cercana estaría situada a 2 centímetros de la Vía Láctea; esto es, bastante cerca, acostumbrados como estábamos a las enormes distancias de las escalas anteriores. Además, en lo que se refiere a la distribución de galaxias, estas se situarían en el Universo de una manera bastante uniforme; así que podemos considerar como imagen esta que aquí damos para la Vía Láctea y Andrómeda: galaxias de un milímetro separadas por unos pocos centímetros.



Y en esta escala ¿cómo sería el Universo? Bien, el universo observable se extiende en todas las direcciones desde la Tierra hasta unos 46.000 millones de años luz, que en nuestra escala son 440 metros aproximadamente. Esto es, podemos imaginarnos el Universo observable como una esfera en la que ocupamos el centro y que tiene 440 metros de diámetro.
¿Os parece poco? Os recuerdo que la Vía Láctea en esta escala mide 1 milímetro y la Galaxia más cercana está a 2 centímetros. Si asumiéramos que esta es la densidad media del Universo resultaría que cada estrella ocupa un cubo de 2 centímetros de lado; esto es, 8 centímetros cúbicos. Redondeemos a 10 para facilitar los cálculos (estamos solamente tratando de determinar magnitudes) y sigamos.
¿Qué volumen tiene la esfera del universo observable en nuestra escala? pues 4/3 de pi por 440 al cubo; esto es, unos 360 millones de metros cúbicos, o lo que es lo mismo, 360 billones de centímetros cúbicos. De acuerdo con la densidad media que habíamos visto antes relacionando la Vía Láctea con Andrómeda nos daría que en esa esfera debería haber unos ¡36 billones de galaxias!
En realidad la cantidad es menor, se calculan unos dos billones de galaxias; por lo que tendremos que asumir que la densidad que habíamos utilizado en nuestra escala (1 galaxia por cada 10 centímetros cúbicos) ha de corregirse hasta llegar a 1 galaxia por cada 100 centímetros cúbicos.
Imaginemos ahora una habitación de nuestra casa, el salón, por ejemplo ¿qué volumen tiene? Si mide cuatro por cinco metros y dos metros y medio de altura su volumen es de 50 metros cúbicos. O sea, 50 millones de centímetros cúbicos.



Utilicémoslo para nuestra escala: si el salón fuera una parte de ese Universo en el que las galaxias miden un milímetro y hay una galaxia por cada 100 centímetros cúbicos resultaría que en nuestro salón habría medio millón de galaxias. Ahora volvamos a imaginar la esfera de 440 metros de radio que representaría al universo observable. Veámoslo como un espacio lleno de galaxias, cada una de ellas con centenares de miles de millones de estrellas.
Inconmensurable...

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