¿Qué edad tiene el Universo?, ¿cual es su futuro?. Gran parte del trabajo de la Física y la Astrofísica de hoy se centra en estas dos cuestiones fundamentales. Sin embargo, para responderlas se precisa conocer la densidad del Universo, valor también conocido como «omega» (Ω). La densidad del Universo representa la cantidad de materia promedio que hay por unidad de volumen en todo el Universo. Una manera de determinar la densidad media sería sumar toda la materia del Universo y dividirla por el número de metros cúbicos en la que está contenida, sin embargo, este proceso es difícil de llevarlo a cabo.

Otra manera de determinar su densidad sería estudiar la forma de como está funcionando, es decir, su velocidad de expansión, si se está acelerando o no, qué fuerzas están presentes y cómo ha evolucionado con el tiempo el contenido del mismo. Aunque todo esto parece complicado, los teóricos han establecido una ecuación para el valor de «omega» (Ω). Esta ecuación es:

Ω = 2q₀ = (2/3Λ)(c²/H²)

siendo:

Ω = densidad

q₀ = parámetro de deceleración

Λ = Constante Cosmológica

c = velocidad de la luz

H = Constante de Hubble

Aunque conocemos la formula, no podemos determinar su valor, o sea, la densidad del Universo. Resolver esta ecuación precisa conocer 4 valores, tres de los cuales no se conocen con certeza actualmente. El único que es conocido es la velocidad de la luz. Nadie conoce todavía el valor del parámetro de deceleración o el de la constante cosmológica y aún existe desacuerdo acerca del valor de la Constante de Hubble. El parámetro de deceleración mide la velocidad a la cual la expansión del Universo se está desacelerando debido a la atracción gravitatoria entre los cúmulos de galaxias. La Constante de Hubble indica la velocidad a la que se está expandiendo el Universo.

La densidad del Universo afecta a su futuro. Si el valor de «omega» (Ω) es superior a uno, (lo que significa que hay más de un átomo de Hidrógeno por metro cúbico) el Universo detendría finalmente su expansión y se contraería hasta formar un Universo “cerrado”, es decir, un Universo con un volumen y masa finito. Si Ω fuera inferior a uno (es decir menos de un átomo de Hidrógeno por metro cúbico), el Universo estaría expandiendo para siempre y finalmente daría lugar a un Universo “abierto”. Según la teoría de Einstein, un Universo “abierto” tendría un volumen infinito y un número igualmente infinito de átomos de Hidrógeno. Sin embargo, si Ω fuese igual a uno, el Universo se encontraría en la densidad crítica, cuyo valor se ha encontrado que es:

3H²/8πG = 5 × 10^-30 gramos cm^-3 (3 átomos de Hidrógeno por centímetro cúbico).

siendo:

G: la Constante Universal. Cuando el Universo se encuentre en la densidad crítica, significaría que se estaría expandiendo exactamente a la velocidad justa para evitar su colapso, formándose así un Universo “plano”. Puesto que la densidad exacta del Universo aún es desconocida, fuentes diferentes arrojan valores diferentes. Un valor aproximado para la densidad del Universo se encuentra cercano al valor de la densidad crítica = 5 × 10^-30 g/cm3. Esta densidad crítica corresponde a un valor entre 2 y 8 átomos de hidrógeno por metro cúbico, una densidad que es más de diez millones de veces menor que el mejor vacío que se puede conseguir en un laboratorio ligado a la tierra!»

Fuente: Hypertextbook