Expansores¿se encontrarán en el universo las civilizaciones que se expanden?

Si las civilizaciones siguen expandiéndose, ¿se llenará el universo? Esta página trata de los pasos difíciles, la velocidad del frente de expansión, los horizontes y el modelo de los alienígenas voraces.

Si algunas civilizaciones se expanden para siempre, ¿por qué no las hemos visto? Un modelo de 2021 de Robin Hanson y colaboradores da una respuesta poco habitual. Parecemos tan "tempranos" porque las civilizaciones en expansión llenarán el universo rápidamente, y dejarán poco tiempo a los que lleguen tarde. El canal "Expansores" del juego convierte este modelo en una imagen: un frente que avanza al 80 % de la velocidad de la luz hacia la Vía Láctea.

Esta página trata primero lo que dice realmente el modelo, luego por qué un frente puede parecer "más rápido que la luz", cómo se calcula el tiempo de aviso y cómo la expansión cósmica aísla a las civilizaciones. Termina con un esbozo del escenario del juego. Para ser claros, el modelo es una hipótesis y nunca se ha observado ninguna civilización en expansión.

Por qué parecemos "demasiado tempranos"

Llegar pronto: el universo tiene solo 13 800 millones de años, pero las pequeñas estrellas enanas rojas pueden brillar de forma estable durante billones de años. Si la vida pudiera aparecer en cualquier época, habríamos aparecido notablemente pronto. Hanson y colaboradores lo explican así: las civilizaciones en expansión llenarán el universo en un futuro no muy lejano.
Pasos difíciles: la historia de la vida en la Tierra tiene unos pocos pasos extremadamente improbables: el origen de la vida, la célula eucariota, la reproducción sexual, los animales pluricelulares, la inteligencia. Cada uno puede requerir una larga espera de suerte. El modelo usa unos seis pasos.
Civilizaciones silenciosas: el mismo modelo implica también que las "civilizaciones silenciosas", que no se expanden, son muy raras. Para que existiera siquiera una en la Vía Láctea, la probabilidad de que una civilización silenciosa se convierta en una expansiva tendría que ser inferior a una entre diez mil.

La imagen del universo según el modelo

La mitad del universo ocupada: las civilizaciones en expansión podrían ocupar ya entre el 40 % y el 50 % del volumen del universo, y cada una acabará controlando entre 100 000 y 30 millones de galaxias. Nos encontraríamos con ellas dentro de unos 200 millones a 2000 millones de años.
Dos pompas de jabón: el modelo supone que los expansores se detienen cuando se topan con otro expansor. Dos burbujas se aprietan entre sí y dejan entre ellas una frontera que casi no se mueve.
Arco en el cielo: si los bordes de las civilizaciones en expansión no son evidentes en el cielo, podríamos encontrar muchos arcos circulares muy largos.
Cosechar la luz estelar: una civilización que controla una galaxia puede usar unos 10³⁷ vatios, lo que es una civilización de Tipo III de Kardashev. Si recoge la luz estelar y libera el calor residual, la galaxia se atenúa en luz visible y brilla más en el infrarrojo.

Qué tan rápido es el frente y qué tan corto el aviso

Cuanto más lenta es la expansión, más fácil es verla antes de que llegue. Que no se haya visto ninguna civilización en expansión sugiere que sus frentes se mueven rápido, a una gran fracción de la velocidad de la luz.

Algo que avanza hacia ti casi a la velocidad de la luz puede parecer más rápido que la luz: llega casi a la vez que su propia luz. El telescopio Hubble midió en el chorro de la galaxia M87 un movimiento que parece ser unas 6 veces la velocidad de la luz. Por eso el tiempo de aviso es muy corto: la luz del frente llega antes que el frente solo "distancia por (el cociente entre la velocidad de la luz y la del frente, menos uno)" años. Al 80 % de la velocidad de la luz, solo puedes verlo cuando ya ha recorrido el último cuarto de su trayecto.

La expansión cósmica aísla a las civilizaciones

El universo se expande a un ritmo acelerado. Una señal enviada hoy desde más allá de unos 16 500 millones de años luz nunca podrá llegarnos. Cuanto más se extienden los expansores, más se parecen a habitantes de universos distintos. En cuanto a tu propio frente: viajando al 99 % de la velocidad de la luz, pasa 1 año en la nave mientras fuera pasan unos 7, así que cuanto más rápida es la nave, más galaxias puede reclamar antes de que llegue el otro frente.

La idea en el juego

Lo que sigue es ficción del juego. El canal se descubre desbloqueando "Mapa del horizonte" en el Árbol del Más Allá, o cuando la civilización principal completa "Colonización galáctica". En el escenario, los datos del mapa del horizonte contienen un arco circular larguísimo que no pertenece a ninguna estructura conocida. Al otro lado del arco, las galaxias se atenúan en luz visible y brillan más en el infrarrojo, y alguien está recogiendo la luz de las estrellas. Su frente avanza al 80 % de la velocidad de la luz hacia la Vía Láctea, a una distancia de unos 1800 millones de años luz.

La mecánica usa un reloj cósmico: cada vez que la civilización principal completa un evento de la línea principal de la civilización interestelar, el universo envejece un paso y el frente se acerca. Cuando la civilización principal se convierte en una civilización "Kardashev de Tipo III", el frente llega a la Vía Láctea. Como avanza casi a la velocidad de la luz, la civilización principal solo puede verlo muy poco tiempo antes de que llegue. Los tres finales del canal son Reserva, Fusión y Frontera. Todo esto es ficción.

Novela relacionada

La escalera de Schild (Greg Egan, 2002): el decaimiento del vacío es física real (Coleman 1977; Coleman y De Luccia 1980), y una burbuja de vacío real se expandiría casi a la velocidad de la luz. En la novela, un experimento de física crea por accidente un nuevo tipo de vacío que se expande hacia fuera a la mitad de la velocidad de la luz y se traga todo lo que encuentra.

Investigaciones reales relacionadas

Los estudios siguientes tratan de la expansión cósmica, la clasificación de las civilizaciones y la pregunta de Fermi. Son ciencia real relacionada, no una prueba de que existan los expansores.

Usando supernovas lejanas como "candelas estándar", se descubrió que la expansión del universo se acelera, y la energía oscura entró en la física. El trabajo ganó el Premio Nobel de 2011 (Riess et al., The Astronomical Journal, 1998).
Un segundo equipo llegó de forma independiente a la misma conclusión: alguna forma de energía del universo impulsa la expansión acelerada (Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999).
Una civilización suficientemente avanzada podría envolver su estrella, y podríamos encontrar esas civilizaciones por una radiación infrarroja anómala (Dyson, Science, 1960).
Clasificación de las civilizaciones en tres tipos según la energía que pueden usar: planetaria, estelar y galáctica (Kardashev, Soviet Astronomy, 1964).
Si las civilizaciones extraterrestres fueran comunes, hace mucho que se habrían extendido por la Vía Láctea, así que quizá seamos los primeros (Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1975).

Base real

Arco en el cielo: En 2021 Hanson y colaboradores predijeron que, si las fronteras de las civilizaciones en expansión no son llamativas en el cielo, aun así podríamos encontrar muchos arcos larguísimos que lo atraviesan.
Llegar temprano: El universo tiene solo 13 800 millones de años, pero las pequeñas enanas rojas pueden brillar de forma estable billones de años. Si la vida puede aparecer en cualquier época, llegamos sorprendentemente pronto. La explicación de Hanson y colaboradores: las civilizaciones en expansión llenarán el universo en un futuro no muy lejano, dejando poco tiempo a los que lleguen tarde.
Pasos difíciles: La historia de la Tierra tuvo varios pasos muy improbables: el origen de la vida, las células eucariotas, la reproducción sexual, los animales pluricelulares, la inteligencia... cada uno puede requerir una larga espera de suerte. El modelo de Hanson y colaboradores usa unos seis pasos.
Velocidad del frente: Cuanto más lenta es una expansión, más probable es verla antes de que llegue. Hasta ahora no hemos visto ninguna civilización en expansión, lo que sugiere que sus frentes se mueven rápido, a una fracción considerable de la velocidad de la luz.
Ilusión de velocidad superlumínica: Algo que avanza de frente a casi la velocidad de la luz parece más rápido que la luz: llega casi junto con su propia luz. El telescopio espacial Hubble midió un movimiento aparente de unas 6 veces la velocidad de la luz en el chorro de la galaxia M87.
La mitad del universo ocupada: El modelo de Hanson y colaboradores dice que las civilizaciones en expansión quizá ya ocupan del 40 % al 50 % del volumen del universo, y que cada una acaba controlando entre 100 000 y 30 millones de galaxias; las encontraríamos en unos 200 millones a 2000 millones de años.
Tiempo de aviso: Cuando el frente está a D años luz y avanza a velocidad v, su luz llega solo D×(1/v−1) años antes que el propio frente. Al 80 % de la velocidad de la luz, solo lo ves cuando ya ha recorrido el último cuarto de la distancia.
Civilizaciones tranquilas: El mismo modelo implica también que las «civilizaciones tranquilas», que no se expanden, son muy raras. Para que exista siquiera una en la Galaxia, la probabilidad de que una civilización tranquila se vuelva expansiva debe ser menor de una entre diez mil.
Cosechar la luz estelar: Una civilización que controla una galaxia puede usar unos 10³⁷ vatios de potencia: eso es Kardashov tipo III. Si recoge la luz de las estrellas y la libera como calor residual, la galaxia se atenúa en luz visible y se ilumina en infrarrojo.
Dos pompas de jabón: El modelo de Hanson y colaboradores supone que un expansor se detiene cuando se encuentra con otro. Dos pompas presionadas entre sí dejan entre ellas un límite casi inmóvil.
Cartas que no pueden volver: El universo se expande cada vez más rápido. Más allá de unos 16 500 millones de años luz de nosotros, una señal enviada hoy nunca podrá llegarnos. Cuanto más se separan los expansores, más viven en universos distintos.
Tu frente: Al 99 % de la velocidad de la luz, en la nave pasa 1 año y fuera unos 7. Cuanto más rápidas son las naves de la civilización principal, más galaxias puede reclamar antes de que llegue el frente.
La escalera de Schild (Greg Egan, 2002), la ciencia: la teoría de la desintegración del vacío es física real (Coleman 1977, Coleman y De Luccia 1980); una burbuja de vacío real se expandiría a casi la velocidad de la luz.

Investigación relacionada

Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.

Expansión acelerada: Usando supernovas lejanas como «candelas estándar», descubrieron que la expansión del universo se acelera. Entró en escena la energía oscura, y el trabajo ganó el Premio Nobel de 2011.
Fuente:Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"
42 supernovas: Otro equipo llegó por su cuenta a la misma conclusión: hay una energía en el universo que impulsa la expansión acelerada.
Fuente:Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"
Esfera de Dyson: Una civilización lo bastante avanzada podría envolver su estrella, y podríamos hallarla por una radiación infrarroja anómala.
Fuente:Dyson, Science 1960, "Search for artificial stellar sources of infrared radiation"
Escala de las civilizaciones: Clasifica las civilizaciones en tres tipos según la energía que pueden usar: planetaria, estelar y galáctica.
Fuente:Kardashev, Soviet Astronomy 1964, "Transmission of information by extraterrestrial civilizations"
¿Dónde están?: Si las civilizaciones extraterrestres fueran comunes, ya deberían llenar la galaxia. De ahí Hart argumentó que quizá somos los primeros.
Fuente:Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 1975, "An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth"

Ficción del juego (inventada)

Nodo "Arco en el cielo": en los datos de cartografía del horizonte, un arco no pertenece a ninguna estructura conocida.
Nodo "Velocidad de la frontera": se mide en el 80 % de la velocidad de la luz.
Nodo "Ilusión de velocidad superlumínica": algo que viene hacia ti al 80 % de la velocidad de la luz parece moverse a 4 veces la velocidad de la luz.
Nodo "Cosecha de luz estelar": las galaxias que atraviesan se ven exactamente así.
Nodo "Dos pompas de jabón": entre ellos y otro expansor ya hay una frontera así.
Nodo "Tu frontera": la civilización principal también ha empezado a expandirse.
Nodo "Antes del encuentro": a las fronteras aún les faltan varios cientos de millones de años para encontrarse.
Nodo "Encuentro": las dos fronteras se encuentran en el borde de la Vía Láctea.
Final de canal "Reserva": la frontera se detuvo fuera de la Vía Láctea y la rodeó. En el mapa estelar de los Expansores, la Vía Láctea está marcada como reserva: una civilización que no se expande merece que la dejen en paz para observarla. Es una versión de la "hipótesis del zoo".
Final de canal "Fusión": las dos fronteras se fusionan y siguen avanzando hacia el horizonte. La historia de la civilización principal pasa a ser un capítulo de la de una civilización mayor.
Final de canal "Frontera": la frontera se detuvo en el borde de la Vía Láctea, como la película entre dos pompas de jabón. La luz de las estrellas a ambos lados de la frontera no vuelve a ser tocada.
Resumen de la novela La escalera de Schild: un experimento de física crea por accidente un nuevo tipo de vacío, que se expande hacia fuera a la mitad de la velocidad de la luz y se traga todo a su paso. Veinte mil años después, la gente sigue buscando la manera de hacerle frente.

Verlo en el juego