¿Es el universo infinito? La ciencia tiene una respuesta sorprendente: es plano, pero eso no significa lo que crees

La superficie de la Tierra tiene un tamaño medible. Los científicos pueden calcular su área total y, si el planeta se expandiera, verían cómo sus dimensiones crecen con el tiempo. La Tierra es algo que podemos estudiar directamente, y por eso resulta un punto de partida útil para intentar responder una de las preguntas más antiguas de la astronomía: ¿tiene fin el universo? ¿Es infinito? La respuesta corta es que no lo sabemos. La respuesta larga es mucho más interesante.

Los astrónomos asumen en general que el universo se extiende más allá de lo que podemos observar. Si nuestros telescopios pudieran ver más lejos, probablemente encontrarían más galaxias, más estrellas y más estructuras cósmicas extendiéndose hacia el exterior.

Es como estar de pie en la Tierra y mirar hacia el horizonte: no vemos el planeta entero, pero sabemos que hay más allá de donde alcanza nuestra vista. El problema es que el universo tiene una frontera que ningún telescopio podrá cruzar nunca: el horizonte cósmico, el límite a partir del cual la luz no ha tenido tiempo de llegar hasta nosotros desde el Big Bang. Lo que hay más allá de esa frontera es, y puede que siga siendo para siempre, desconocido.

Cómo medir la forma del universo sin salir de él

La geometría ofrece herramientas para estudiar la forma de algo sin necesidad de verlo desde fuera. En una superficie plana perfecta, los ángulos interiores de un triángulo suman exactamente 180 grados. Pero si dibujas un triángulo gigante sobre la superficie de la Tierra, uniendo tres ciudades con líneas rectas, los ángulos suman más de 180 grados. Eso es porque la Tierra es curva. Del mismo modo, dos líneas paralelas que parten del ecuador en dirección al norte acaban encontrándose en el Polo Norte, no porque nadie haya girado, sino porque la superficie se curva bajo ellas.

Los físicos aplican el mismo razonamiento al universo. La herramienta que usan es el fondo cósmico de microondas, la radiación que quedó grabada en el universo cuando, unos 380.000 años después del Big Bang, el cosmos se enfrió lo suficiente para que la materia y la luz dejaran de interactuar.

Esa radiación llega hasta nosotros desde todas las direcciones y contiene pequeñas variaciones de temperatura que los físicos saben cómo calcular de antemano. Si el universo es curvo, la luz que viajó miles de millones de años hasta nosotros habría seguido trayectorias curvadas, y esas manchas de temperatura aparecerían con un tamaño diferente al esperado. Los astrónomos las midieron. Tienen exactamente el tamaño que debería tener si el universo fuera plano.

Plano no significa infinito

Aquí viene el giro. Que el universo sea plano no resuelve la pregunta de si es infinito. Para entenderlo, imagina que intentas medir la curvatura de la Tierra desde tu propio barrio, con triángulos pequeños. No detectarías ninguna curvatura: a esa escala, la superficie parece completamente plana. El universo observable —decenas de miles de millones de años luz en todas las direcciones— es enorme en términos humanos, pero podría ser una fracción minúscula del universo total. Si el universo se curva, pero a escalas mucho mayores que nuestra burbuja observable, nunca podríamos detectarlo. Sería geométricamente plano a nuestra escala y sin embargo finito y cerrado a gran escala.

Existe además una posibilidad todavía más desconcertante: que el universo sea plano y aun así se cierre sobre sí mismo. En matemáticas, la diferencia entre geometría y topología permite que algo sea localmente plano pero globalmente cerrado. Toma una hoja de papel plana, dibuja triángulos y líneas paralelas, y luego enróllala en un cilindro. Los triángulos siguen siendo triángulos y las líneas paralelas siguen siendo paralelas, pero el espacio ahora se cierra sobre sí mismo en una dirección. Podrías viajar en línea recta en esa dirección y acabar volviendo al punto de partida.

17 topologías posibles y una favorita

En tres dimensiones, los matemáticos han identificado 17 topologías distintas que son geométricamente planas. Algunas son variantes del cilindro o del toroide —la forma de un donut—, otras implican rotaciones al cerrar las dimensiones, como una botella de Klein o una banda de Möbius tridimensional. Todas son geométricamente planas, pero topológicamente distintas. Y en cualquiera de ellas, un viajero que avanzara en línea recta durante el tiempo suficiente acabaría llegando a su punto de partida sin haber girado en ningún momento.

Los astrónomos han buscado señales de ese tipo de cierre topológico. Si el universo se plegara sobre sí mismo, deberían aparecer patrones repetidos en el fondo cósmico de microondas o galaxias que se ven duplicadas en lados opuestos del cielo. Hasta ahora no se ha encontrado nada de eso. Lo más probable, según los datos disponibles, es que el universo sea plano y topológicamente simple, es decir, que ninguna de sus dimensiones se cierre sobre sí misma. Pero el horizonte observable impone un límite a lo que podemos ver, y esa búsqueda podría no tener nunca una respuesta definitiva.

Lo que quizás nunca sabremos

La pregunta de si el universo es infinito o finito podría ser, en última instancia, irrespondible. El horizonte cósmico no es una barrera tecnológica que un telescopio más potente pueda superar: es una frontera física impuesta por la velocidad de la luz y por la edad del universo. La información que necesitaríamos para responder la pregunta puede que no esté disponible en ningún lugar de nuestra burbuja observable, ahora ni en el futuro.

A eso se añade la posibilidad del multiverso: la idea de que nuestro universo, incluso más allá del horizonte observable, no sea más que una burbuja entre un número potencialmente infinito de otras burbujas, todas expandiéndose y generando nuevos Big Bangs en los espacios intermedios. Una especulación que, por el momento, está fuera del alcance de cualquier verificación experimental.

Lo que sí sabemos es que el universo observable es plano, que tiene al menos 93.000 millones de años luz de diámetro y que, más allá de esa frontera, la ciencia llega al límite de lo que puede decir con certeza. Todo lo demás, por ahora, es una conjetura muy bien fundamentada.