neutrino cósmico

El cielo nocturno en luz de neutrinos se asemeja a un lienzo en el que trabajan dos manos. Una sostiene un pincel ancho y suave: son los restos de supernova, las envolturas que quedan tras las explosiones estelares. La otra aprieta una pluma fina y dura: los microcuásares, sistemas binarios donde un agujero negro enrolla materia en chorros estrechos.

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.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. El espacio se estiró más rápido que la luz, y las fluctuaciones cuánticas del vacío se convirtieron en partículas reales.

A los tres minutos del Big Bang, el universo tocaba su primera sinfonía. Era la Big Bang nucleosíntesis — la formación de núcleos ligeros, donde cada elemento sonaba con su nota, y el ritmo lo marcaba la expansión del espacio.

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).

La mano invisible de la materia oscura comprime las galaxias en un abrazo gravitatorio, pero su naturaleza ha eludido la comprensión durante casi un siglo.

La radiación de fondo no es sólo un tenue resplandor con una temperatura de 2,7 K. Es una fotografía del universo 380 000 años después del Big Bang, cuando el plasma primordial finalmente se volvió transparente a la luz. Pero para los físicos teóricos es mucho más interesante lo que ocurrió antes.

Los neutrinos se comparan a menudo con una transmisión de radio que captan diferentes receptores. Una estación envía la señal, pero las antenas en Japón, la Antártida y el fondo del mar Mediterráneo la escuchan de manera distinta: por la distancia, las interferencias y la orientación de la antena.

Dos piedras caen en un estanque. De cada una se expanden círculos, pero en cuanto chocan, se produce un chapoteo y un golpe seco y resonante. Algo así suena la fusión de dos estrellas de neutrones, los restos superdensos de estrellas que han explotado.

Un arquitecto consulta el plano cuando construye una casa. Para los cosmólogos, el plano es el modelo estándar, y la cinta métrica, la luz de las galaxias lejanas. Recientemente, una nueva «cinta métrica», el instrumento DESI, ha medido distancias a millones de galaxias con una precisión sin precedentes.

En los primeros instantes después del Big Bang, el Universo era una sopa hirviente de partículas elementales. Incluso los ligeros neutrinos chocaban entonces activamente con todo lo que había.

El enigma de la antimateria perdida ha intrigado a la física desde mediados del siglo XX. Se supone que el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria, pero el mundo actual es casi completamente material.

Más allá de Neptuno, en el cinturón helado, los astrónomos observaron cómo el objeto (612533) 2002 XV93 ocultó por un instante una estrella distante.

La luz de una estrella lejana se filtra a través de la envoltura gaseosa de un planeta, y los astrónomos intentan adivinar de qué está hecha esa envoltura. Así se estudian las atmósferas de mundos que no se pueden tocar. Cuando el planeta pasa frente al disco de su sol, su velo gaseoso intercepta brevemente parte de los rayos.

En las nubes oscuras y frías de gas interestelar, los astrónomos llevan varios años detectando moléculas aromáticas, compuestos basados en el anillo de benceno (un hexágono de átomos de carbono), como el benceno que conocemos.

El intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y la reunión de una hora se convierte en dos. Algo parecido les ocurre a los gluones, las partículas portadoras de la interacción fuerte dentro de los protones. Normalmente van de un lado a otro manteniendo unidos a los quarks.

Los detectores convencionales de materia oscura se parecen a un portero de fútbol que espera un disparo potente, pero el balón apenas rueda. Las partículas invisibles que llenan nuestra galaxia a menudo se mueven demasiado despacio para que los sensores sensibles las noten.

Un potente reflector ilumina una niebla espesa. El haz en sí no se ve, pero la niebla comienza a brillar débilmente, delatando la presencia del reflector.

Mucho antes de que una estrella se encienda en una nube de gas, allí ya hierve una vida química. En los grumos fríos y densos de gas —llamados núcleos sin estrellas— los átomos se unen formando moléculas, simples y más complejas. Para observar esta cocina invisible, los astrónomos apuntaron un radiotelescopio de cuarenta metros en Yebes hacia 23 de estas nubes en la nebulosa de Orión.

Alrededor de la estrella HD 163296, a 330 años luz de nosotros, gira un denso anillo de gas y polvo. En él, los astrónomos han distinguido una pequeña pero brillante mancha de moléculas de ácido cianhídrico y etinilo. Se encuentra a 88 unidades astronómicas de la estrella, más lejos que Plutón del Sol. El calor del planeta en formación, oculto en esa mancha, derrite el polvo helado.

Un cúmulo masivo de galaxias funciona como una lente gigante. Su gravedad curva el tejido del espacio, y la luz de objetos distantes, al rodear esta curvatura, se amplifica y se divide.

Así como la levadura convierte la harina en una masa esponjosa, el 'condimento' radiactivo de una supernova —la explosión de una estrella masiva al final de su vida— ayuda a dar forma a un planeta rocoso. El ingrediente clave aquí es el aluminio-26, un isótopo radiactivo que libera calor al desintegrarse.