¿Es posible que el Universo tenga forma?

El planteamiento de las teorías sobre la existencia del Universo ( https://aquiestamosonline.com/modelos-modernos-del-origen-del-universo/ ) nos hacen pensar en la forma del Universo, y la ciencia ha propuesto resolver su forma al construir 3 modelos sobre su posible geometría: ¿es el Universo cerrado?, ¿es abierto?, o…¿es plano?

Con el modelo de Friedman, se plantea que el Universo surgió en un momento dado (en concordancia con la teoría del big-bang de Lemaître), comprobandose que éste se está expandiendo continuamente hasta el día de hoy.

Según esta teoría, la geometría del Universo depende de su densidad, entendida como la masa total del universo respecto del volumen total del universo, que se relaciona con las posibles formas del Universo.

Densidad crítica

Fue necesario estimar la densidad crítica, como medida de comparación para poder definir una u otra forma de Universo, y se refiere a la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la continua expansión de nuestro Universo.

Se estima que la densidad crítica es de 9,47×10^-27 Kg/m³, que quiere decir, que en un volumen de 1 m³ de universo existe una masa equivalente a 9,47×10^-27 Kilos, algo así como 1 átomo de hidrógeno contenido en un volumen de 4 m³. [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Astro/denpar.html#:~:text=Es%20costumbre%20expresar%20la%20densidad,la%20condici%C3%B3n%20de%20densidad%20cr%C3%ADtica.]

Cuando se realizan los cálculos de la densidad del Universo, se obtienen valores o muy por debajo o muy por encima del valor de densidad crítica, lo cual hace suponer que estas diferencias se puedan interpretar como la existencia de “materia oscura”.

¿Cuáles son las posibles formas del Universo?

Teniendo en cuenta la existencia de la “materia oscura”, se ha establecido un parámetro de densidad llamado Omega (Ω). Dependiendo del valor que tome Ω, permite crear 3 modelos que definen tres posibles formas o destinos del Universo.

Se define el parámetro de densidad Ω, como la densidad de materia media del universo dividido entre un valor crítico de esa densidad (densidad crítica, p_c):

Cuando Ω = 1, se tendría una geometría de Universo plano o de curvatura nula. En este caso, la densidad del universo es igual o cercana a su densidad crítica y, por tanto, se expandirá para siempre. Se le conoce como Universo de Einstein – De Sitter.

Si Ω > 1, su forma geométrica sería un Universo esférico. Su curvatura en máxima llegando a un Universo cerrado, que sugiere dos fases: una, de expansión o Big-bang,  y otra, que se va comprimiendo hacia el Big-Crunch o colapso total. Sería un Universo Oscilante.

Y, si Ω < 1, la geometría de éste sería de un Universo paraboloide hiperbólico, en continua expansión para siempre. Se trata de un Universo abierto, porque su densidad es muy baja para que la atracción gravitacional detenga la expansión.

[Foto tomada de: Astronomy, ¿El universo es infinito o finito? ¿O es tan cercano al infinito que a todos los efectos prácticos lo es?, Kyle Casteel, Mooresville, Indiana, Revista de 27 de febrero de 2012]

Conclusión

Lo que más sorprende actuamente, es que el estudio de la tasa de expansión del Universo ha demostrado que está muy cerca de la densidad crítica, Ω muy cerca a 1, tal como lo propusieron Einstein y De Sitter. Su geometría, entonces, corresponde a un Universo plano.

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