edades oscuras

En los primeros 500 millones de años después del Big Bang, las galaxias crecían a un ritmo vertiginoso. El gas caía rápidamente en ellas y colapsaba en estrellas sin encontrar resistencia. Este período se conoce como 'formación estelar sin obstáculos'.

En el sistema KH 15D, dos estrellas jóvenes orbitan alrededor de un centro común, y entre ellas y nosotros se extiende un enorme disco de polvo, como un telón que a veces oculta las estrellas y a veces las deja entrever. Durante setenta y cinco años, los astrónomos han seguido este «teatro de sombras»: a veces la luz casi se apagaba, a veces volvía a brillar con fuerza.

Cuando en una galaxia nacen estrellas, hacen que el hidrógeno brille, como un letrero de neón, pero a escala cósmica. Esa luz podría decirnos mucho sobre cuántas estrellas están apareciendo, pero en su camino hacia nosotros atraviesa polvo cósmico. El polvo es como un vidrio empañado: amortigua y cambia el color del resplandor.

El espectrógrafo del JWST captó una sutil caída en el espectro de una lejana galaxia — dos líneas, como sombras dejadas por gas frío. Son las líneas del sodio, esa misma luz amarilla de las farolas urbanas. Aquí, en el borde del universo visible, revelan una pausada exhalación de la galaxia, que devuelve materia al cosmos.

Agua hirviendo en una olla: por ahí hay que empezar. Las burbujas de vapor suben, estallan y la superficie se calma. Más o menos así, en los primeros instantes de la vida del universo, podría haberse comportado un campo especial que llenaba el espacio: en él se inflaban y chocaban burbujas de una nueva fase, como islotes de vapor en un líquido.

Durante mucho tiempo en cosmología reinó la convicción, proveniente de Hawking: en la época de radiación, los agujeros negros primordiales no crecen.

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.

La materia oscura sigue siendo uno de los mayores enigmas de la física moderna. Ya Vera Rubin, al observar la rotación de las galaxias, demostró que la materia visible no basta para evitar que las estrellas se dispersen.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo se expandió a una velocidad inimaginable. Esta expansión dejó tras de sí ondulaciones: diminutas sobredensidades en la radiación caliente y el plasma.

La historia comenzó con la escasez de masa. En los años 1930, Fritz Zwicky, midiendo velocidades en cúmulos de galaxias, fue el primero en sospechar la presencia de materia invisible. Más tarde, Vera Rubin mostró que los bordes de las galaxias espirales giran demasiado rápido para la materia visible.

En la noche infinita del cosmos, las galaxias se encuentran en un lento baile gravitacional para fusionarse. Tales colisiones no son choques frontales, sino más bien el movimiento lento de los dedos a través del agua, dejando tras de sí remolinos y colas.

Todo comenzó no con el vacío, sino con un océano de plasma hirviendo. En este caldo primigenio, las ondas sonoras corrían a través de la materia ardiente, chocaban y la compactaban. A veces, un grumo se volvía tan denso que la luz ya no podía escapar, y directamente del gas incandescente nacía un agujero negro primordial.

El universo temprano experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. En fracciones diminutas de segundo, las pequeñas fluctuaciones cuánticas se estiraron hasta alcanzar el tamaño de galaxias y se convirtieron en los gérmenes de toda la estructura a gran escala.

Una hoguera no se consume de inmediato. Si miras las llamas en un instante al azar, solo ves un revoltijo de lenguas de fuego, y nunca podrías saber qué se ha quemado: una rama mojada, una revista vieja o un montón de hierba seca. Pero si observas la hoguera hora tras hora, en su danza aparecen ritmos: un aumento del calor, una pausa, un cambio de color. Esos ritmos cuentan qué se arrojó al fuego.

Las civilizaciones en el Universo están separadas no solo por la distancia, sino también por abismos de tiempo. La búsqueda de sus huellas se asemeja a la arqueología: en lugar de ruinas de palacios, nubes de polvo cósmico.

El origen del caliente Big Bang es uno de los mayores misterios. La imagen habitual: tras la inflación, el campo del inflatón transfiere energía a las partículas ordinarias, calentando el Universo. Pero la materia oscura y la energía oscura sugieren que la naturaleza tiene sectores ocultos.

Una esponja arrojada a un cubo de agua absorbe con avidez la humedad y se hincha ante nuestros ojos. Pero si se sigue añadiendo agua y la esponja se comprime y se suelta alternativamente, la absorción se vuelve más difícil y dura más. Algo así se comportaban los diminutos agujeros negros en los albores del universo.

Nuestro Sistema Solar no es una isla en el vacío, sino una telaraña sensible tensada en un rincón oscuro del cosmos. Los planetas giran en sus órbitas como gotas de rocío en los hilos, y nosotros somos la araña que percibe la más mínima vibración. Esa misma vibración delata la cercanía de la catástrofe que los astrónomos llaman Big Rip.

El telescopio JWST detectó muchas galaxias brillantes en el Universo joven. Su luz ultravioleta apenas era absorbida por el polvo cósmico — contrariamente a las expectativas previas.

En el caldero ardiente del universo temprano, el vacío, como un líquido sobreenfriado, podía burbujear con una nueva fase. Durante mucho tiempo, los físicos depositaron sus esperanzas en estas burbujas como fuente de agujeros negros primordiales (ANP) — candidatos ideales a materia oscura.

En un jardín donde las primeras flores no solo se abren, sino que de inmediato dejan caer semillas mucho más allá de la cerca, hay algo increíblemente generoso. Algo parecido ocurría en el universo joven.

En una enorme sala oscura, alguien invisible toca las cuerdas. El gas cósmico —el hidrógeno enrarecido que llenaba el universo joven— se asemeja a cuerdas tensas que pueden resonar en una onda de radio de 21 centímetros. Es el hidrógeno susurrando sobre su temperatura.

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.

Tras el Big Bang, el Universo se llenó de gas frío, principalmente hidrógeno neutro y helio. Envolvió el cosmos como la niebla matutina, impenetrable para la luz. Así comenzó la Edad Oscura. Cuando se encendieron las primeras galaxias, su radiación, como un potente reflector, empezó a arrancar electrones de los átomos.

La densidad en el centro de una estrella de neutrones es tal que una cucharadita de su materia pesaría como una montaña. Los físicos llevan mucho tiempo intentando entender cuán masiva puede ser una estrella así antes de colapsar en un agujero negro.

En 2015, los astrónomos examinaban el cúmulo de galaxias de Coma y notaron algo extraño: unas «pelusas» enormes pero casi invisibles. Estas galaxias tienen el tamaño de nuestra Vía Láctea, pero brillan cientos de veces menos. Las llamaron ultradifusas, es decir, «extremadamente difuminadas».

Las primeras estrellas se encendieron a partir de nubes que no contenían nada más que hidrógeno y helio. Los elementos pesados —carbono, oxígeno, hierro— aparecieron más tarde, en el interior de las estrellas.

En el centro de la Vía Láctea, entre un denso enjambre de estrellas, se esconde el cúmulo globular Tonantzintla 2. Pasó desapercibido durante décadas, aunque guarda la clave de la historia más temprana de nuestra galaxia.

En el Universo recién nacido, justo después del Big Bang, el espacio se expandía vertiginosamente y el vacío parecía un líquido sobrecalentado. Cuando comenzó la «ebullición», surgieron burbujas de vacío verdadero.

Unos cientos de millones de años después del Big Bang, el universo era como un vasto océano oscuro, cubierto por una espesa niebla de hidrógeno neutro (no ionizado). Luego, algo disipó la bruma: la radiación ultravioleta arrancó electrones de los átomos, volviendo el gas transparente como agua limpia.

Después del Big Bang, el universo era caliente y denso. En los cúmulos de materia oscura — una sustancia invisible que solo se siente por gravedad — sus partículas, al chocar, desaparecían, generando una poderosa radiación. Este calor oculto, como un hogar invisible, calentaba las nubes de gas desde dentro.