radiación de fondo

El cielo nocturno parece tranquilo, pero en realidad partículas invisibles —los rayos cósmicos— nos atraviesan constantemente. Entre ellos hay electrones y sus antipartículas, los positrones. Cuando chocan con detectores en satélites o globos aerostáticos, los instrumentos registran su energía.

El universo es un vasto y oscuro océano. Solo vemos la espuma brillante en su superficie: estrellas y galaxias. Pero en las profundidades se ocultan dos fuerzas invisibles: la materia oscura, que con su gravedad impide que las galaxias se dispersen, y la energía oscura, que, por el contrario, empuja el propio espacio, haciendo que el…

El enigma de la antimateria en el cosmos ha quitado el sueño a los astrofísicos: ¿de dónde vienen los positrones que se posan como copos de nieve en los detectores? La respuesta podría esconderse en el ubicuo fondo de rayos gamma. El Universo está empapado de luz difusa: el fondo fotónico cósmico (CPB).

Los estallidos rápidos de radio — pulsos de radio de milisegundos provenientes de lejanas galaxias — han sido un misterio durante mucho tiempo. Su energía colosal, comprimida en instantes, sugería cataclismos en estrellas de neutrones, posiblemente púlsares o magnetares.

A finales de los años 1990, el cielo estrellado nos dio una sorpresa: Saul Perlmutter y Adam Riess descubrieron que la expansión del Universo se acelera.

En algún lugar del cosmos, un faro de radio destella por una fracción de segundo y se apaga. Estas señales se denominan estallidos rápidos de radio. Provienen de otras galaxias y duran desde microsegundos hasta milisegundos. En ese instante, el estallido libera tanta energía como las explosiones más potentes en estrellas de neutrones de nuestra Vía Láctea.

El Universo es una inmensa orquesta que interpreta la partitura de la expansión. Las galaxias se alejan al compás de una música inaudible de energía oscura.

El universo se parece a un enorme almacén donde hace mucho tiempo se realizó un inventario estricto. La radiación cósmica de fondo es una antigua lista de todo lo que existía 380 mil años después del Big Bang. Según ella, la proporción de materia en el 'presupuesto' total del cosmos (el parámetro Omega_m) se conoce con gran precisión.

En el centro de casi todas las galaxias grandes habita un agujero negro supermasivo: un gigante silencioso alrededor del cual orbitan estrellas, gas y otros agujeros negros más pequeños. De vez en cuando, uno de estos objetos se desvía de su órbita y comienza a caer hacia el monstruo central en una espiral cada vez más cerrada.

La luz más antigua del universo viaja hacia nosotros desde hace casi 14 mil millones de años. Nació cuando el cosmos apenas se volvió transparente, y desde entonces su plano de oscilación se ha ido girando de manera casi imperceptible.

El universo no es un vacío, sino una enorme esfera de cristal, atravesada por fronteras invisibles: paredes de dominio, congeladas después de transiciones de fase.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el cosmos se asemejaba a un estanque gigante que se enfría. Así como el agua, al congelarse, se cubre de una red de grietas, el universo en enfriamiento también pudo agrietarse, pero no con hielo, sino con hilos finísimos de energía pura. Estos hilos se denominan cuerdas cósmicas.

Los astrónomos intentan captar el radioeco del Big Bang: un débil resplandor que llena todo el universo. Pero el receptor se ahoga en ruido: nuestra galaxia está llena de polvo interestelar brillante, cuya radiación puede confundirse fácilmente con la señal del pasado.

La radiación de fondo es un débil resplandor que quedó tras el Big Bang, como el rastro que se enfría de una hoguera. En ella están codificadas las ondas gravitacionales que pudieron surgir en las primeras fracciones de segundo, cuando el Universo se inflaba más rápido que la luz.

La luz de un faro lejano se refleja en la niebla circundante, y por el retardo del reflejo se puede deducir la distancia. Si la niebla no es homogénea, el reflejo llegará antes o después, y la distancia resultará incorrecta.

El telescopio espacial Einstein Probe registró una tormenta celestial: tras una breve (0,4 segundos) explosión de rayos gamma — el relámpago cósmico — siguió un largo estruendo de rayos X, como un trueno. Duró casi 10 minutos.

El cielo nocturno está lleno de estrellas, pero ellas son solo una pequeña parte de todo lo que existe en el universo. Los astrónomos notaron hace tiempo una rareza: las galaxias giran tan rápido que deberían despedazarse, pero no lo hacen. Algo invisible las mantiene unidas, como hilos invisibles que sujetan las cuentas de una rueda que gira.

Cuando una estrella masiva muere, explota como supernova (término acuñado gracias a Fritz Zwicky). En el centro queda una esfera del tamaño de una ciudad, comprimida a una densidad monstruosa: una estrella de neutrones. Si gira rápidamente, emite dos finos haces de radiación, como un faro.

La energía oscura y la materia oscura son los directores invisibles del cosmos. Normalmente se las considera independientes, pero un nuevo estudio propone verlas como compañeras de baile. La líder — energía oscura — cambia la masa de las partículas de materia oscura.

Durante siete horas seguidas, un telescopio espacial de rayos gamma registró destellos que no querían terminar. Así comenzó la historia de GRB 250702B, el estallido de rayos gamma más largo de la historia de las observaciones. Los estallidos típicos duran segundos, o a lo sumo minutos. Este se extendió durante 25 000 segundos, duplicando el récord anterior.

El 9 de octubre de 2022, los detectores terrestres registraron un estallido de rayos gamma de una fuerza sin precedentes. GRB 221009A fue tan brillante que su radiación ionizó las capas superiores de la ionosfera, y los instrumentos de los satélites quedaron temporalmente cegados.

El telescopio ACT, en el desierto chileno de Atacama, observó el cielo de 2007 a 2022. Su objetivo era la radiación cósmica de fondo, la luz que viaja hacia nosotros desde hace 13,8 mil millones de años. Esa luz está polarizada: las ondas oscilan en planos definidos, como cuerdas tensadas en distintas direcciones.

La noche del 4 de marzo de 2024. El radiotelescopio MeerKAT, en Sudáfrica, capta un pulso de milisegundos: un estallido rápido de radio que llega desde una distancia de 17.4 gigaparsecs. Es luz que ha viajado durante 10.5 mil millones de años hasta la Tierra.

De noche, sobre la taiga siberiana, a veces destella una débil luz azulada. No es una aurora boreal, sino una lluvia cósmica: una partícula llegada del espacio profundo choca contra la atmósfera y se desintegra en millones de partículas secundarias. Estas se precipitan hacia la Tierra en un frente amplio, como una ola que se expande al lanzar una piedra al agua, y hacen que el aire brille.