Sí — con una salvedad importante. En cosmología, la distancia entre regiones muy lejanas puede aumentar a una tasa mayor que la velocidad de la luz sin que una nave, una galaxia o una señal atraviese localmente el espacio más rápido que la luz. La aparente contradicción desaparece cuando se separa el movimiento local a través del espacio de la recesión causada por la evolución de la geometría del Universo.
Esta distinción vale tanto para la inflación primordial, cuando el factor de escala creció de forma extremadamente rápida, como para el Universo actual: en los modelos cosmológicos estándar, objetos suficientemente lejanos pueden tener una velocidad de recesión definida por vrec = H(t)D mayor que c. Eso no permite transmitir materia o información localmente por encima de c.
Primer nivel: una analogía que evita la falsa “carrera” contra la luz
Imagina una hoja cuadriculada capaz de estirarse de manera uniforme. Dos hormigas están quietas sobre intersecciones diferentes. Ninguna corre por la hoja, pero, si la cuadrícula se dilata, la distancia medida entre ellas aumenta. Cuanto más separadas estén, mayor puede ser el aumento de distancia por unidad de tiempo.
La analogía es imperfecta — el espacio cósmico no necesita expandirse “dentro” de un entorno externo —, pero capta el punto decisivo: una tasa de separación puede hacerse enorme sin que ningún objeto cercano adelante localmente a un haz de luz.
Por eso, la frase “el Universo se expande a una velocidad” puede inducir a error. La expansión cósmica se describe mediante una tasa, el parámetro de Hubble, que tiene dimensiones de inverso del tiempo. En la forma familiar de la ley de Hubble-Lemaître, la recesión crece con la distancia: vrec = H(t)D. La página histórica de WMAP/NASA sobre la expansión resume precisamente esa proporcionalidad.
Lo que la relatividad realmente prohíbe
En la relatividad especial, ninguna partícula con masa puede acelerarse a través del espacio local hasta o más allá de c, y ninguna señal física puede transportar información localmente más rápido que la luz. Esa regla sigue vigente en la relatividad general: en una región lo bastante pequeña como para tratar el espacio-tiempo como aproximadamente plano, un observador local mide la luz viajando a c y los objetos materiales por debajo de c.
El punto sutil es que comparar la “velocidad” de dos objetos muy lejanos en un espacio-tiempo curvo no es el mismo problema que medir dos automóviles pasando por el mismo radar. En general, no existe una única velocidad relativa global entre eventos separados por distancias cosmológicas que funcione exactamente como una velocidad de la relatividad especial.
Segundo nivel: el mínimo de rigor con el factor de escala
En los modelos de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker usados en la cosmología moderna, una galaxia que sigue el flujo cósmico mantiene aproximadamente fija su coordenada comóvil, χ. Su distancia propia en un mismo instante cosmológico puede escribirse, de forma simplificada, como D(t) = a(t)χ, donde a(t) es el factor de escala.
Al derivar esa distancia para una galaxia comóvil obtenemos:
vrec = dD/dt = H(t)D
Como D puede ser extremadamente grande, vrec puede superar c. El artículo clásico de Tamara Davis y Charles Lineweaver sobre recesión superluminal y horizontes cosmológicos muestra que esto ocurre dentro de la descripción estándar de la relatividad general y que existen galaxias observables asociadas a velocidades de recesión mayores que la velocidad de la luz.
Esta velocidad de recesión no es la velocidad peculiar local de la galaxia, es decir, su movimiento a través del sistema comóvil a su alrededor. La velocidad peculiar sigue sujeta al límite relativista local.
Tres situaciones que no deben confundirse
| Situación | Qué se compara | ¿Puede aparecer un valor > c? | ¿Viola la relatividad? |
|---|---|---|---|
| Movimiento local | Objeto o señal que pasa junto a observadores cercanos | No para materia/información | Sería una violación |
| Recesión cosmológica actual | Cambio de la distancia propia entre regiones comóviles lejanas | Sí, a distancias suficientemente grandes | No |
| Inflación primordial | Crecimiento muy rápido del factor de escala en el Universo temprano | Sí, para separaciones cosmológicas | No requiere transporte local superluminal |
Inflación: “más rápido que la luz” en el Universo primordial
La NASA describe la inflación cósmica como un período, hace unos 13.800 millones de años, durante el cual el Universo se expandió más rápido que la luz durante una fracción de segundo. En un lenguaje más cuidadoso, esto significa que el factor de escala creció tan rápidamente que la distancia entre regiones comóviles podía aumentar a una tasa superluminal.
Eso no significa que partículas individuales atravesaran su entorno local por encima de c. Material educativo de la NASA sobre la inflación y el problema del horizonte señala precisamente esta distinción: la expansión se refiere a la geometría del espacio, sin transportar materia o información localmente más rápido que la luz.
También conviene evitar otra simplificación: la inflación no es simplemente “el mismo tipo de expansión de hoy, pero más rápida”. Es una fase física propuesta para el Universo primordial, con dinámica propia, utilizada para explicar características como la casi planitud del cosmos y el origen de las semillas de las estructuras a gran escala. La naturaleza exacta del mecanismo inflacionario sigue siendo un tema de investigación.
Y hoy: todavía puede haber recesión más rápida que la luz
Sí. Incluso sin recurrir a la inflación, la relación vrec = H(t)D implica que, en un instante cosmológico dado, existe una distancia en la que la recesión definida de esta manera alcanza c; esa escala se llama esfera de Hubble, aproximadamente c/H(t). Más allá de ella, la recesión puede ser superluminal.
Sin embargo, la esfera de Hubble no es el borde del Universo observable ni, en general, un horizonte de sucesos. Cambia con el tiempo. Davis y Lineweaver subrayan que podemos observar luz de regiones que han tenido recesión superluminal; por tanto, “más rápido que la luz” no significa automáticamente “invisible para siempre”.
¿Cómo puede llegar la luz si la fuente se aleja por encima de c?
Un fotón siempre se mueve localmente a c. Pero la distancia propia entre ese fotón y nosotros también depende de la expansión del espacio a lo largo de su trayectoria. Durante ciertos períodos, un fotón emitido hacia nosotros desde una región más allá de la esfera de Hubble puede ver aumentar inicialmente su distancia propia hasta nosotros. Como H(t) y la esfera de Hubble evolucionan, ese mismo fotón puede entrar después en una región donde su distancia propia empieza a disminuir y finalmente llegar.
Por eso, los horizontes cosmológicos requieren más cuidado que una comparación simple entre la “velocidad” de una galaxia y c. La esfera de Hubble, el horizonte de partículas y el horizonte de sucesos son conceptos diferentes.
La expansión acelerada actual no equivale a “todo acelera por encima de c”
Las observaciones indican que la expansión cósmica actual es acelerada. La NASA resume esta aceleración en el contexto de la energía oscura, cuya naturaleza aún se desconoce. “Acelerada” aquí describe la evolución del factor de escala; no significa que todas las galaxias estén ganando velocidad localmente como cohetes.
Además, la expresión “tasa de expansión” no debe confundirse con una única velocidad global. El parámetro de Hubble indica cuánto aumenta la recesión por unidad de distancia. Dos galaxias más separadas pueden tener una tasa de separación mayor que dos galaxias cercanas sin que ninguna atraviese localmente el espacio por encima de c.
Los errores más comunes al explicar el tema
- “Nada puede ser más rápido que la luz, así que la recesión superluminal es imposible.” El límite de c se aplica al movimiento y a la transmisión local de información; la recesión cosmológica se define a partir de la evolución de distancias en un espacio-tiempo dinámico.
- “Las galaxias lejanas son proyectiles que viajan por el espacio por encima de c.” No. Para galaxias comóviles, el efecto dominante es el cambio de la métrica que relaciona sus distancias.
- “La esfera de Hubble es el final de lo que podemos ver.” No. En general, no coincide con el horizonte de sucesos ni con el límite del Universo observable.
- “La inflación y la aceleración actual son la misma fase.” No. La inflación es una etapa propuesta del Universo primordial; la aceleración tardía se asocia, en el modelo cosmológico estándar, con la energía oscura.
- “Todo el Universo tiene una única velocidad de expansión.” Es mejor hablar de una tasa de expansión y de velocidades de recesión que dependen de la distancia y de la definición empleada.
La idea que conviene recordar
La relatividad no dice que cualquier distancia entre cualesquiera dos puntos nunca pueda crecer más rápido que la luz. De forma operacional, dice que la luz establece el límite causal local: la materia y la información no superan c en un marco local.
En cosmología, la geometría del espacio-tiempo evoluciona. Por eso, la distancia propia entre regiones muy separadas puede crecer a una tasa mayor que c sin crear un canal local de comunicación superluminal. Este es el vínculo que permite entender, sin contradicción, tanto la inflación primordial como la recesión superluminal prevista en un Universo en expansión.
