El 9 de octubre de 2022, el cosmos ofreció un espectáculo como los astrónomos no habían visto en toda la historia de las observaciones. El estallido de rayos gamma GRB 221009A, la explosión cósmica más potente que produce un destello de rayos gamma, cegó a los detectores en órbita y en la Tierra. Fue llamado "el más brillante de todos los tiempos". Pero entre el torrente de datos se escondía una rareza: un fotón capturado por el detector Carpet-3 en el Cáucaso llegó con una energía de unos 300 TeV y se retrasó 4536 segundos, más de una hora. Para una partícula que viaja casi a la velocidad de la luz, eso es una eternidad.

La física estándar aquí se queda corta. Primero, un fotón de tal energía debería haber sido absorbido en el camino: la luz de fondo extragaláctica, esa débil radiación de todas las galaxias del universo, actúa como una niebla que dispersa las partículas de alta energía. Segundo, nadie sabe por qué se retrasó tanto. Los mecanismos astrofísicos no dan una respuesta. Entonces, los autores del nuevo trabajo proponen una hipótesis audaz: quizás el vacío no es igual para todos los fotones. Si la velocidad de la luz depende ligeramente de la energía, entonces un fotón más energético viaja un poco más lento. Es como un corredor que frena un poco en la pista, y por eso no solo llega tarde, sino que además logra atravesar obstáculos que serían mortales para los corredores rápidos.

Esta idea es la violación de la invariancia de Lorentz, el principio de que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores. En la teoría de la relatividad especial de Einstein, la velocidad de la luz es una constante inquebrantable. Pero algunas teorías de gravedad cuántica, que intentan unificar la mecánica cuántica y la gravedad, predicen que en escalas ultrapequeñas, comparables a la longitud de Planck, esta constante podría "respirar" ligeramente. El efecto es diminuto, pero durante miles de millones de años de viaje se acumula. Los autores calcularon qué tipo de violación podría explicar tanto el retraso como la supervivencia del fotón. Resultó que una dependencia lineal no sirve: la probabilidad de coincidencia con los datos es solo del 0.1%, menor que el fondo aleatorio del 0.9%. En cambio, un modelo cuadrático con una escala de energía $E_{LIV2}$ = 1.30 (+0.56/-0.35) × $10^{-7}$ veces la energía de Planck es consistente con todas las observaciones.

Este es el primer caso en que una misma hipótesis explica dos anomalías a la vez. Antes, la violación de la invariancia de Lorentz se invocaba o bien para explicar cómo partículas de energía ultraalta llegan a la Tierra, o bien para describir su retraso. Ahora ambos enigmas se resuelven juntos. Si futuros estallidos de rayos gamma producen fotones igual de rezagados, el modelo recibirá un fuerte respaldo. Mientras tanto, volvamos a la imagen del corredor: un fotón solitario, que se desaceleró un poco al comienzo de su viaje, cruzó la línea de meta más tarde que todos, y nos contó que el espacio-tiempo quizás esté estructurado de manera más compleja de lo que pensábamos.