El actual modelo estándar del Universo, Materia Oscura Lambda-Fría, admite que el Universo se está expandiendo de acuerdo con las geométricas Lambda, la cual representa la constante cosmológica utilizada en la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Lambda se podría suponer que representa la Energía Oscura, una fuerza misteriosa que dirige lo que conocemos como expansión acelerada del espacio-tiempo. Se supone en consecuencia que, la Materia Oscura Fría constituye el andamiaje que sustenta la distribución de la materia visible a gran escala de todo el Universo.
El modelo Lambda-CMD intenta describir todo el Universo suponiendo que es isotrópico y homogéneo. Esta suposición también se aplica al pasado, presente y futuro, incorporando un único acotecimiento originario, el Big Bang, una geometría actual plana y un futuro dominado por la expansión acelerada, aquí, allí y en todas partes.
Pero para cualquier intento razonable de desarrollar un modelo de cómo es el Universo, de cómo se desarrolló en el pasado y como lo hará en el futuro, primero tenemos que asumir que es aproximadamente igual en todas partes.
Esto se conoce como Principio Cosmológico el cual establece que, cuando observamos a una escala suficientemente grande las propiedades del Universo resultan las mismas para todos los observadores. Esto refleja dos conceptos, el de la isotropía que significa que, sin importar en qué dirección se esté observando siempre veremos las mismas propiedades del Universo, y la homogeneidad que quiere decir, que cualquier punto del Universo brilla igual y tiene las mismas propiedades que cualquier otro punto dado. La homogeneidad no es algo que podemos confirmar mediante la observación, sino que debemos admitir que la parte del Universo que podemos observar directamente constituye una muestra representativa del resto del mismo.
Una evaluación de la isotropía es posible al menos teóricamente, observando nuestro cono de luz pasado. En otras palabras, podemos observar el Universo y recibir información histórica acerca de cómo se comportó en el pasado y asumir que las regiones del Universo que no podemos observar, han seguido comportándose de un modo consistente y predecible hasta el presente, a pesar de que no podemos confirmar que sean ciertas en el pasado. Pero cualquier cosa fuera de nuestro cono de luz es algo que nunca podremos esperar ni incluso saber, de ahí que únicamente podamos asumir que el Universo es homogéneo en todas direcciones.
Nosotros ocupamos una posición en el espacio-tiempo en la que podemos observar una porción del Universo en su cono de luz pasado. También podemos dirigir un haz de luz hacia delante, hacia una parte del Universo futuro, sabiendo que un día ese haz de luz podría alcanzar un objeto que se encontrase fuera del cono de luz futuro. Sin embargo, nunca podrremos saber nada de lo que está sucediendo actualmente en cualquier punto del espacio, debido a que cae fuera del hiperespacio actual.
Maartens, tiene que desarrollar un argumento de por qué tendría que ser razonable para nosotros asumir que el Universo tuviera que ser homogéneo. Esencialmente, si el Universo que podemos observar muestra con el tiempo un nivel consistente de isotropía, esto nos sugiere fuertemente que nuestra muestra del mismo se ha desarrollado de una manera coherente con que es una parte del Universo homogéneo.
La isotropía del Universo observable puede estar fuertemente implicada si miramos en cualquier dirección y encontramos:
– Una distribución coherente de materia.
– Velocidades de alejamiento de nosotros de las galaxias y cúmulos galácticos como consecuencia de la expansión del universo.
– Mediciones coherentes del diámetro angular con la distancia (cuando objetos del mismo tamaño absoluto parecen más pequeños a mayores distancias), hasta una distancia de corrimiento al rojo de 1,5 a partir del cual comienzan a verse mas grandes, y
– Efectos de lentes gravitatorios ejercidos por objetos de gran tamaño, como los cúmulos galácticos.
Estas observaciones apoyan la hipótesis de que tanto la distribución de materia y la geometría del espacio-tiempo subyacente del Universo observable es isotrópica.
Si esta isotropía es cierta para todos los observadores entonces el Universo resulta coherente con la métrica de FriedmannLemaîtreRobertsonWalker (FLRW). Esto podría expresar que es homogéneo, isotrópico e interconectado, de manera que se podría viajar a cualquier lugar (estar en conexión) o que podría tener agujeros de gusano (conexión múltiple) por lo que no solamente se podría ir a cualquier lugar sino que habría atajos.
Que el Universo observable siempre ha sido isotrópico, y es probable que lo siga siendo en el futuro, está fuertemente sustentado por las observaciones de la Radiación de Fondo de Microondas, y que es isotrópico hasta una escala minúscula. Si esta misma isotropía resulta visible para todos los observadores, es probable que el Universo sea y siga siendo homogéneo.
Finalmente, Maartens recurre al Principio Copernicano que dice que, no solo no somos el centro del Universo sino que nuestra posición es totalmente arbitraria. En otras palabras, la fracción del Universo que podemos observar bien puede ser una muestra aceptablemente representativa de todo el Universo.
Fuente: Universe Today