Una exposición larga de una zona del cielo que parece vacía revela miles de pequeñas manchas luminosas. Muchas son galaxias, cada una con sus estrellas. ¿Podemos contar esas manchas, multiplicar por todo el cielo y obtener una respuesta definitiva?
No conocemos el número exacto de galaxias. Las estimaciones para el universo observable dependen de qué objetos incluimos y de cómo contamos las galaxias débiles que no vemos. Extrapolar observaciones profundas da un orden de cientos de miles de millones; una conocida estimación mediante modelos de 2016, que incorpora numerosas galaxias débiles bajo supuestos definidos, da unos dos billones. Son formas distintas de estimar una población, no dos censos exactos de los que uno deba ser erróneo. Conselice y colaboradores: métodos, supuestos y recuentos.
Primero hay que definir qué contamos
El universo observable es la región desde la que las señales han podido alcanzarnos a lo largo de la historia cósmica. No es una pared ni un borde demostrado de todo el espacio. No podemos inventariar directamente las galaxias más allá de nuestra región observable. Afirmar un total para todo el universo exigiría suposiciones sobre lo que no vemos. Museo Americano de Historia Natural: región observable y horizonte cósmico.
También hay que definir los objetos contados. Una gran galaxia espiral se reconoce fácilmente, pero existen sistemas enanos mucho más débiles. Los nudos luminosos de una galaxia lejana pueden separarse por error en varias fuentes, mientras que imágenes próximas de varias galaxias pueden mezclarse en una. Los catálogos distinguen galaxias, estrellas de primer plano y artefactos; contar píxeles brillantes no basta. COSMOS2025: detección y clasificación, secciones 3 y 6.3.
Un campo profundo es una muestra, no todo el cielo
El Hubble eXtreme Deep Field, XDF, publicado en 2012, contiene unas 5500 galaxias en aproximadamente una treintamillonésima parte del cielo. Acumular luz durante mucho tiempo reveló objetos que se perderían en exposiciones cortas. Es un ejemplo histórico de campo profundo, no una afirmación de que siga siendo el más profundo de todos. ESA/Hubble: área y galaxias del XDF.
Extrapolar la muestra al cielo exige suponer cuánto lo representa. Las galaxias se agrupan: un campo puede contener más cúmulos y otro más vacíos. La dispersión entre campos se denomina varianza cósmica. Los investigadores comparan campos distintos y tienen en cuenta la incertidumbre, en vez de declarar una fotografía una miniatura precisa de todo el universo. Conselice y colaboradores: apéndice A.2.
Rama · Con fórmulasOpcional · puedes omitir esta parte
Qué aporta una multiplicación sencilla y qué deja fuera
Sean n el número de galaxias detectadas y f la fracción del cielo ocupada por el campo. La estimación más sencilla supone la misma densidad superficial media:
N_(sky) ≈ (n)/(f).
Con las cantidades redondeadas del XDF obtenemos aproximadamente 5500 × 30 000 000 = 165 000 000 000, es decir, unos 170 000 millones. El recuento es adimensional; f también es una fracción adimensional, no un área en grados.
Esto estima cuántas fuentes de detectabilidad similar podría haber en todo el cielo bajo el supuesto indicado. Omite objetos débiles no detectados, diferencias entre campos, ocultación por polvo y otras correcciones. Es una extrapolación didáctica del ejemplo redondeado de la ESA, no un censo científico nuevo ni un total preciso de todas las galaxias.
Los objetos débiles invisibles no desaparecen del universo
Imaginemos dos observaciones del mismo campo. La menos sensible detecta solo fuentes brillantes; la más sensible revela algunas manchas débiles. No tienen por qué haber nacido galaxias entre ambas imágenes: cambió nuestra capacidad de registrar su señal frente al ruido.
La detección depende del flujo recibido, el intervalo de longitudes de onda, el tamaño de la imagen y el fondo. Incluso un mismo flujo total se detecta más fácilmente concentrado en una mancha compacta que repartido por un área grande. Se comprueba la completitud de la muestra: qué fracción de objetos de propiedades determinadas puede encontrar el método. COSMOS2025: completitud, contaminación y comparación de profundidades.
Compare los paneles. Muestran una población didáctica construida expresamente, con los 20 objetos conocidos de antemano; ninguna marca es una galaxia real de catálogo.
Solo aparecen las más brillantes
Detectadas: 6 de 20
14 objetos más débiles no superaron el umbral hipotético. No dejaron de existir.
También aparecen fuentes débiles
Detectadas: 20 de 20
En este ejemplo deliberadamente sencillo, el umbral inferior permite encontrar los 20. Un sondeo real no garantiza esa completitud.
El autor ha definido los 20 objetos esquemáticos; no son una foto, un catálogo ni una medición de completitud de un telescopio. Las posiciones coinciden entre paneles. La selección cambia el recuento, no el nacimiento o desaparición físicos. La sensibilidad es arbitraria, sin escala de flujo.
Más allá del límite de sensibilidad hay que estimar lo que el instrumento no detectó individualmente. Se utilizan distribuciones medidas de luminosidad o masa estelar y se prolonga un modelo hacia sistemas más débiles o pequeños. Esa prolongación es una extrapolación. Es útil, pero depende de la forma de la distribución y del límite inferior elegido. Conselice y colaboradores: precauciones al extrapolar.
Rama · Límites de una estimación conocidaOpcional · puedes omitir esta parte
De dónde salieron los dos billones
En su trabajo de 2016, Conselice y sus colegas usaron distribuciones de masa estelar de galaxias en diferentes épocas y las prolongaron hasta un límite inferior de un millón de masas solares en estrellas. Es el umbral de su recuento, no una definición que excluya de las galaxias a todo sistema menor.
Para desplazamientos al rojo entre 0 y 8, obtuvieron una estimación final aproximada de 2,0 billones, con un intervalo de incertidumbre citado de alrededor de 1,4 a 2,7 billones. El desplazamiento al rojo delimita aquí épocas y distancias cosmológicas; no hace falta explicarlo en detalle para entender la idea central.
No es un catálogo con dos billones de entradas verificadas. El número depende mucho del umbral de masa y de prolongar el modelo más allá de los datos. Además, vemos sistemas lejanos en épocas anteriores: un recuento a lo largo de nuestra mirada al pasado no es una fotografía simultánea de toda la población espacial «hoy». Las fusiones y la formación de galaxias cambian su número con el tiempo. Artículo original: secciones III.1 y IV.2–IV.3.
Los nuevos catálogos afinan la muestra, no dan una cifra definitiva
Por ejemplo, el trabajo original COSMOS2025 describe propiedades de más de 700 000 galaxias, a partir de observaciones del JWST y datos de otros telescopios. El sondeo NIRCam cubre unos 0,54 grados cuadrados. Los análisis aplican máscaras y selecciones adicionales, por lo que su área útil y sus recuentos no siempre coinciden con los valores completos del sondeo. Shuntov y colaboradores: artículo original del catálogo, 2025, COSMOS: publicación de datos.
El catálogo permite comprobar mejor los modelos de poblaciones débiles. Pero «el telescopio encontró más» no determina por sí solo cómo cambió la estimación de todas las galaxias. Hay que comparar criterios de selección, áreas, intervalos espectrales y límites de completitud equivalentes.
Compruebe su interpretación: si una imagen más sensible contiene el doble de fuentes, ¿acaba el universo de duplicar su población de galaxias? No. Cambió nuestro registro; para afirmar evolución física hacen falta otras pruebas.
La respuesta inicial incluye así una escala y sus condiciones: el universo observable tiene una población enorme, estimada en cientos de miles de millones y, según los modelos de sistemas débiles, en el orden de billones. No existe un recuento exacto definitivo, especialmente para todo el universo. Ante una cifra nueva, busque el área del sondeo, su sensibilidad y el tratamiento de los objetos no detectados. Para entender la escala numérica, lea sobre millones, miles de millones y billones.