¿Cuál es el concepto de expansión del universo?

Para responder a esta pregunta, necesitamos conocer la tasa actual de expansión del universo y su densidad promedio actual. Si la densidad es menor que cierto valor crítico, determinado por la tasa de expansión, la atracción gravitacional será demasiado débil para detener la expansión. Si la densidad es mayor que el valor crítico, la gravedad detendrá la expansión en algún momento en el futuro y hará que el universo vuelva a colapsar.

Podemos determinar la tasa actual de expansión midiendo las velocidades a las que otras galaxias se alejan de nosotros, utilizando el efecto Doppler. Esto se puede hacer con mucha precisión. Sin embargo, las distancias a las galaxias no son muy conocidas porque solo podemos medirlas indirectamente. Entonces, todo lo que sabemos es que el universo se está expandiendo entre un 5 y un 10 por ciento cada mil millones de años. Sin embargo, nuestra incertidumbre sobre la densidad promedio actual del universo es aún mayor. Si sumamos las masas de todas las estrellas que podemos ver en nuestra galaxia y otras galaxias, el total es menos de la centésima parte de la cantidad requerida para detener la expansión del universo, incluso para la estimación más baja de la tasa de expansión . Sin embargo, nuestra galaxia y otras galaxias deben contener una gran cantidad de “materia oscura” que no podemos ver directamente, pero que sabemos que debe estar allí debido a la influencia de su atracción gravitacional en las órbitas de las estrellas en las galaxias. Además, la mayoría de las galaxias se encuentran en cúmulos, y de manera similar podemos inferir la presencia de aún más materia oscura entre las galaxias en estos cúmulos por su efecto sobre el movimiento de las galaxias.

Cuando sumamos toda esta materia oscura, todavía obtenemos solo una décima parte de la cantidad requerida para detener la expansión. Sin embargo, no podemos excluir la posibilidad de que pueda haber alguna otra forma de materia, distribuida casi uniformemente en todo el universo, que aún no hemos detectado y que aún podría elevar la densidad promedio del universo hasta el valor crítico necesario para detener el expansión. Por lo tanto, la evidencia actual sugiere que el universo probablemente se expandirá para siempre, pero de lo que realmente podemos estar seguros es que incluso si el universo se va a volver a colapsar, no lo hará durante al menos otros diez mil millones de años, ya que ya se ha expandido al menos por ese tiempo