cronometría cósmica

La orquesta toca sin director. Cada instrumento entra según su propio calendario: el violín el lunes, la flauta el miércoles, los timbales el sábado. Los astrónomos no oyen música, sino notas sueltas dispersas en el calendario. El telescopio ve la estrella solo cuando está sobre el horizonte y cuando el calendario le ha reservado tiempo.

Una estrella parpadea cada 38 segundos. No es un centelleo aleatorio: en el interior de la enana blanca WD 0158−160 se producen oscilaciones regulares, como los golpes de un metrónomo invisible. Con el ritmo de esos golpes y la distancia precisa a la estrella, los astrónomos han calculado su masa y temperatura, sin echar un solo vistazo al espectro.

Las estrellas son como peonzas: nacen girando rápido y con el tiempo se van frenando. Este proceso es como un reloj de arena: cuanto más lenta es la rotación de una estrella, más vieja es. Los astrónomos usan esta relación para determinar la edad de las estrellas, pero para ello necesitan grupos de referencia de estrellas con edad conocida.

En el corazón de una ciudad antigua se alza una torre con un reloj que no se ha ajustado desde su construcción. Por su retraso se puede calcular cuánto se ha estirado el tiempo desde entonces.

Una onda gravitacional de la fusión de agujeros negros es como el tañido de una campana en la noche. Por la fuerza del sonido se puede saber lo lejos que está la fuente.

El disco galáctico se parece a una onda congelada en el agua: cada perturbación deja una marca que puede leerse miles de millones de años después. Cuando una galaxia enana satélite pasa de cerca o se produce una fusión frontal, las estrellas del disco empiezan a oscilar, como boyas mecidas por una ola.

15 175 107 estrellas. Cada una recibió su edad. Pero ninguna cifra está exenta de un velo de incertidumbre: la edad de una estrella no es un clavo clavado en el eje del tiempo, sino una nube de probabilidad, una niebla que oculta el valor verdadero.

La edad de una estrella es la llave para la historia de la Galaxia. Pero arrancarle esa llave a la naturaleza no es fácil: a diferencia de un árbol, una estrella no acumula anillos de crecimiento.

La onda cuántica se asemeja a una fotografía de larga exposición: todo está borroso, pero es precisamente esa borrosidad la que muestra el movimiento. Normalmente, estas ondas congeladas se consideran una abstracción conveniente.

El modelo cosmológico estándar ΛCDM, donde la materia oscura y la energía oscura actúan como los principales arquitectos del universo, ha predicho datos astronómicos durante décadas con la precisión de un cronómetro suizo. Tres genios sentaron sus bases.

En el océano, un remolino arrastra todo a un círculo cerrado; de igual manera, una onda gravitacional en el espacio vacío retuerce el tiempo en un bucle. La onda gravitacional es una ondulación en el tejido del cosmos, y su forma especial puede convertir el flujo normal de los acontecimientos en un ciclo cerrado.

Desde pequeños nos acostumbramos a pensar que el espacio es infinito e isótropo. Pero Einstein y Lemaître ya se preguntaban: ¿no estará el Universo cerrado sobre sí mismo, como una cinta de Möbius o un toro tridimensional?

Imagina a una persona en una foto antigua, de pie entre la multitud y girando sobre sí misma: adivinar su edad es casi imposible. Algo así hacen los astrónomos cuando determinan la edad y la masa de estrellas lejanas, y a menudo se equivocan.

Una piedra cae en un pozo y el chapoteo llega a los oídos con retraso. Algo parecido le ocurre a la luz cuando escapa de la Tierra: sus oscilaciones se vuelven menos frecuentes, el rayo parece «cansarse». Esto es el corrimiento al rojo gravitacional — un fenómeno del que habló Einstein hace cien años.

El universo no tolera la monotonía. Hace un siglo, Edwin Hubble y Georges Lemaître nos regalaron una imagen elegante: un cosmos en expansión, liso como la superficie de un globo inflado.

Un globo se infla, pero con cada pulsación de la bomba, la goma no solo se estira: también altera ligeramente su elasticidad. De manera similar funciona la gravedad en el nuevo modelo: no como un escenario rígido para el espectáculo cósmico, sino como un material vivo que responde a cada partícula de materia.

Si arrojas un puñado de purpurina a un río, algunas partículas flotarán directamente, otras girarán en pequeños remolinos. Con las galaxias del universo ocurre algo parecido: no solo se separan debido a la expansión, sino que también giran en corrientes gigantes, como astillas en remolinos invisibles.

Los cosmólogos han medido la velocidad a la que se alejan las galaxias lejanas en diferentes rincones del cielo. Para ello, utilizaron dos tipos de "reglas cósmicas": cúmulos de galaxias y explosiones de supernovas de un tipo específico. Ambos métodos mostraron lo mismo: en una dirección, el universo se expande un poco más rápido que en la opuesta.

Los cúmulos globulares son densos archivos estelares donde está inscrita la juventud de la Galaxia. Pero leer esa crónica era difícil por cronómetros imprecisos: las estimaciones de edad divergían en mil millones de años.

La luz de cada estrella es su pasaporte, pero las anotaciones están hechas en el lenguaje de los colores. Para las viejas gigantes, estos documentos son casi indistinguibles y descifrar los detalles a mano era imposible.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas que llegan hasta nosotros desde lejanas explosiones estelares. Pero antes de entrar en el detector, atraviesan la burbuja del viento solar. El Sol respira: unas veces infla esa burbuja y otras la contrae.

Las nubes de gas en la Vía Láctea dan a luz estrellas, y las más pesadas de ellas son auténticos gigantes. Antes se pensaba que una estrella así estallaba casi instantáneamente, como una bombilla. Pero una nueva investigación muestra que la estrella crece gradualmente, como una bola de nieve que rueda montaña abajo. Cuanto más rueda, más grande se hace.

Miles de universos nacieron en un ordenador para contarnos algún día sobre el nuestro. Cada uno con sus cúmulos de galaxias, dispuestos según las leyes de la gravedad, como guisantes en un frasco que se agita con distinta fuerza. Según cómo queden los guisantes, se puede deducir qué mano agitó el frasco.

Estamos acostumbrados: el tiempo solo fluye hacia adelante. Pero las leyes cuánticas permiten que se convierta en una moneda que muestra cara y cruz a la vez. Toma una partícula con rotación intrínseca —su espín—. En un campo magnético, gira como un trompo.

Los astrónomos utilizan las supernovas de tipo Ia —explosiones termonucleares de enanas blancas— como «candelas estándar»: durante mucho tiempo se consideró que su luminosidad máxima era la misma en todos los rincones del universo.

El reloj de la pared de la cocina hace tictac, y cada tic nos aleja inexorablemente del desayuno hacia la comida. Es algo tan habitual que parece una ley de la naturaleza, pero la física dice otra cosa. En las ecuaciones de Einstein, el tiempo es reversible: se puede pasar la película hacia atrás y ningún fotograma delatará el truco.

Cada invierno, el océano Pacífico se calienta ligeramente frente a las costas de Perú, y cada verano se enfría. Ese ritmo lo marcan los engranajes de la máquina climática, pero unos giran rápido, otros lento, y otros se aceleran o se detienen.