Hace mil años, los vikingos llevaban espato de Islandia al mar. El cristal semitransparente dividía la luz en dos rayos. Por su brillo, incluso en la niebla, podían encontrar el sol. La birrefringencia —término físico para este fenómeno— ahora ayuda a cazar la fuerza más esquiva del cosmos.
Cien años después de Einstein, las ondas gravitacionales, ondulaciones del espacio-tiempo abrieron una nueva ventana. Las antenas láser LIGO y Virgo captan las vibraciones de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones en pares cercanos. La misma velocidad para polarizaciones izquierdas y derechas es lo que predice la teoría estándar. Pero los enigmas astrofísicos insinúan algo más. Ya en 1933, Fritz Zwicky notó la masa oculta en cúmulos de galaxias. Más tarde, Vera Rubin lo confirmó para galaxias individuales. Y en 1998, Adam Riess y colegas descubrieron la expansión acelerada del universo, atribuida a la energía oscura. Los datos del fondo cósmico de microondas y de la estructura a gran escala apuntan a una asimetría global —quizás lo izquierdo y lo derecho en el cosmos no son equivalentes.
La gravedad modificada ofrece una salida. Una de las teorías es la gravedad f(R) con un término de Chern-Simons. A la acción de Einstein se le añade una función de la curvatura R y un término que rompe la paridad. Esto convierte el espacio-tiempo en un gigantesco espato de Islandia: las ondas gravitacionales izquierdas y derechas sienten el cosmos de manera diferente. Los autores calcularon el efecto en dos formulaciones: la métrica y la de Palatini. En esta última, la métrica y la conexión son independientes, como las notas y el instrumento. Aquí surge la birrefringencia: cambian tanto la amplitud como la velocidad. La ecuación se asemeja a un péndulo amortiguado, pero la fricción y la frecuencia dependen de la polarización. Formalmente: h''_{L,R} + $Ξ_{L,R}$ h'_{L,R} + ω²_{L,R} $h_{L,R}$ = 0, donde los índices L y R corresponden a las ondas izquierda y derecha.
La comparación de tres modelos f(R) con datos cosmológicos arrojó cifras concretas. En el formalismo de Palatini, la birrefringencia se amplifica en unidades a decenas de por ciento; en el métrico, hasta duplicarse. Ya ahora las observaciones trazan los límites de lo permitido. Por la velocidad de las ondas de la fusión de dos estrellas de neutrones —el evento GW170817— el parámetro de acoplamiento está limitado al nivel de 10⁻⁷. Es como medir la distancia Tierra-Luna con un error del grosor de un cabello. Las distorsiones de fase en el catálogo GWTC-3 lo aprietan aún más: 10⁻¹⁴. El efecto crece con el corrimiento al rojo no linealmente sino polinomialmente. En las distancias cósmicas, donde domina la energía oscura, la señal se vuelve más notable. Los observatorios gravitacionales de nueva generación —LISA, Einstein Telescope— escucharán el universo a esas profundidades.
La antigua 'piedra solar' cobra una segunda vida. A través de las distorsiones de polarización, los físicos esperan vislumbrar la naturaleza de la energía oscura y probar si el cosmos es indiferente a la diferencia entre derecha e izquierda. Si los detectores captan la birrefringencia, será un avance. No menor que el descubrimiento de la expansión acelerada. Y mientras tanto, el cristal del espacio-tiempo guarda secretos. Espera al próximo observador.
El espato de Islandia, conocido por los vikingos como «piedra solar», ayudaba a localizar el sol en días nublados. Hoy, su análogo físico en cosmología puede ayudar a «ver» la energía oscura a través de la polarización de las ondas gravitacionales.