fondo cósmico

Un contable revisa todas las fábricas, almacenes y tiendas, pero el balance no cuadra: la mitad de la mercancía parece haberse evaporado. Algo así es lo que los astrónomos han estado haciendo durante décadas al buscar la materia ordinaria en el universo actual.

La leche hirviendo se cubre de una nata temblorosa. Por sus movimientos se puede adivinar la fuerza del fuego bajo la cacerola y el contenido de grasa de la leche. De manera similar, los astrofísicos observan la antigua radiación de microondas —la luz más vieja que nos ha llegado de una época en que el universo tenía solo 380 000 años.

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…

Una piedra lanzada al agua se expande en círculos. Una onda gravitacional es una ondulación similar, pero en el espacio-tiempo. La produce, por ejemplo, la fusión de dos agujeros negros. En la física clásica, esta ondulación es eterna: una vez creada, viaja por el universo sin atenuarse.

A 380 mil años después del Big Bang, el universo se enfrió lo suficiente como para que la luz se separara del plasma. Este fondo cósmico de microondas aún impregna el cosmos, como el primer acorde de una sinfonía, el eco de un comienzo caliente.

El Universo se enfriaba como una bañera gigante después de un comienzo caliente. Unos 400 000 años después del Big Bang, el hidrógeno ya estaba listo para recombinarse — los protones atrapaban electrones para formar átomos neutros. Pero en algún lugar de esa agua oscura seguía goteando un grifo.

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).

El nacimiento del universo no se parece a una explosión, sino a un atasco de tráfico. Al principio, en una diminuta fracción de segundo después del Big Bang, el espacio se expandía lentamente, como coches en un embotellamiento. Luego vino un acelerón brusco: la expansión acelerada que los cosmólogos llaman inflación.

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.

Una tormenta de polvo que no amaina desde hace millones de años no ruge en un desierto, sino entre las estrellas. Allí flotan nubes de gas enrarecido atravesadas por campos magnéticos. Estos campos alinean las partículas de polvo como agujas de brújula a lo largo de las líneas de fuerza.

Un estanque enorme en el que se expanden círculos desde dos piedras pesadas que giran una alrededor de la otra. Las piedras se acercan, los círculos se vuelven más frecuentes y más fuertes, y las piedras están a punto de chocar. Las ondas gravitacionales son círculos así, pero no en el agua, sino en el propio tejido del espacio.

Cuando las primeras estrellas se encendieron, su luz ultravioleta comenzó a arrancar electrones de los átomos de hidrógeno. El universo pasó de ser una niebla neutra a convertirse en un plasma transparente.

Después del Big Bang, el Universo bullía como una 'sopa' ardiente de partículas fundamentales. Al expandirse y enfriarse, la sopa se fue 'solidificando' gradualmente en protones y neutrones, de forma parecida a la cristalización.

Las ondas de radio, al atravesar gas magnetizado, giran ligeramente su polarización, como la aguja de una brújula se desvía cerca de un imán. Esta rotación, llamada efecto Faraday, ha revelado el medio invisible alrededor del agujero negro supermasivo en la galaxia NGC 1275.

Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo colapsa y la onda de choque se precipita hacia afuera. Pero incluso antes de que la estrella se desgarre, en su interior pueden nacer partículas que apenas interactúan con la materia ordinaria. Si se descomponen en luz, la energía se transfiere al denso gas que rodea a la estrella.

La luz nacida en el momento del Big Bang tardó casi 14 mil millones de años en llegar hasta nosotros. Pero en su camino atravesó los campos gravitacionales de galaxias y cúmulos de materia oscura, que curvaron sus rayos. Para un observador, esto se ve como una imagen estirada y borrosa, como a través de un vidrio viejo de ventana.

Los estallidos rápidos de radio son destellos instantáneos de radio provenientes del espacio profundo. En una milésima de segundo liberan tanta energía como la que emite el Sol en un mes. Uno de estos estallidos, al repetirse, permitió a los científicos asomarse al epicentro de una explosión estelar reciente.

El universo se parece a un océano donde olas de distintas longitudes rompen en la orilla. Las olas más largas son las inhomogeneidades gigantes en la distribución de la materia que vemos en la radiación de fondo. La teoría estándar dice que tales olas deberían existir en todas las escalas.

El Sol lanza de vez en cuando al espacio enormes nubes de plasma: las eyecciones de masa coronal. Dentro de estas nubes suelen estar enredadas protuberancias, grumos de materia más fríos y densos. Son precisamente ellas las que contienen muchos átomos neutros que brillan intensamente en ciertas líneas.

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.

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.

El universo tras el Big Bang era casi perfectamente homogéneo. Casi, porque las diminutas inhomogeneidades de densidad, estiradas por la inflación, se convirtieron en semillas de galaxias. Pero, ¿y si esas mismas inhomogeneidades pudieran dar origen no solo a estrellas, sino también a agujeros negros?

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.