cúmulo denso

Un filamento de la red cósmica se extiende a través del universo joven, y en él, como cuentas en un collar, están ensartadas las galaxias. En el núcleo del protocúmulo SSA22, que dentro de miles de millones de años se convertirá en el centro de un cúmulo masivo, estas cuentas aún están calientes y polvorientas: en su interior nacen estrellas, y el gas frío sirve de combustible.

Una imagen de una galaxia lejana tomada desde la Tierra se asemeja a mirar a través de un vidrio esmerilado: la atmósfera desenfoca los detalles y la estructura interna permanece oculta.

La luz de una galaxia lejana llega hasta nosotros atravesando su propio polvo. Este polvo no es una niebla uniforme, sino nubes irregulares, como jirones de algodón. Los modelos antiguos lo trataban como una neblina homogénea, y entonces la galaxia no cuadraba en cuanto a energía: demasiada luz se perdía en el ultravioleta y muy poca regresaba en el infrarrojo.

Dos estrellas giran una alrededor de la otra como bailarines que se acercan y se alejan. Con el tiempo, una de ellas se hincha y sus capas externas fluyen hacia la vecina. La que recibe el material ajeno no se distingue en apariencia de una estrella solitaria, pero su superficie lo recuerda todo.

La explosión de una estrella masiva no es solo un destello, sino un golpe al gas circundante. Pero hasta ahora nadie había observado cómo se mueve el propio gas en los lugares de tales explosiones.

En el horno de la formación estelar el calor alcanza los 900 grados, como en un alto horno al rojo vivo. Es en ese infierno donde nacen los cristales cósmicos.

Dos ciudades sufren una serie de incendios. En una, el viento dispersa las cenizas mucho más allá de las afueras y el cielo permanece despejado. En la otra, las cenizas se asientan formando un denso velo que tiñe los atardeceres de carmesí.

Una cucharadita colmada, y la báscula marca mil millones de toneladas. Eso pesaría aproximadamente la materia de una estrella de neutrones si pudiéramos sacarla y pesarla. Estos objetos nacen tras la explosión de una supernova: el núcleo de la estrella se comprime hasta formar una esfera del tamaño de una ciudad, y la densidad supera a la del núcleo atómico.

En 2016, los astrónomos observaron algo increíble: una estrella lejana, llamada Ícaro, brilló con intensidad durante varias semanas, superando el abismo del espacio.

La materia oscura es el arquitecto invisible del Universo, que evita que las galaxias se dispersen. Gracias a Fritz Zwicky y Vera Rubin sabemos que la materia ordinaria en el cosmos es solo una ínfima impureza. Pero, ¿qué se esconde detrás de esta materia oscura?

La nebulosa de Orión es el escaparate de la astrofísica, un laboratorio para estudiar la formación estelar a la vuelta de la esquina. Desde hace más de un siglo su luz se descompone en espectros, y cada línea prohibida susurra su propia versión de cuántos electrones hay por centímetro cúbico.

En el centro de un cúmulo estelar denso reina una auténtica fragua: aquí las estrellas, como piezas al rojo vivo, chocan y se fusionan bajo la acción de la gravedad, y estas fusiones no son una catástrofe, sino una oportunidad. Cada golpe del martillo estelar transfiere rotación al futuro agujero negro.

Imagine un antiguo manuscrito en el que una nueva historia se ha escrito sobre un texto más viejo. Con el tiempo, la capa superior se adelgaza y las líneas del pasado asoman a través de ella. Así, como un palimpsesto, funcionan los cúmulos globulares, los sistemas estelares más antiguos del Universo.

En el Universo joven, hace unos diez mil millones de años, las galaxias parecían campos ilimitados después de una tormenta: por todas partes brotaban gigantescos grumos de formación estelar de miles de años luz, donde las estrellas jóvenes nacían con una energía desenfrenada. Hoy esas regiones casi han desaparecido: en las galaxias cercanas, los focos intensos son raros.

Cuando un planeta gigante crece, atrae gas hacia sí. Parte de ese gas gira a su alrededor formando un pequeño disco, llamado disco circumplanetario. Se cree que es en estos discos donde aparecen los satélites.

La constante cosmológica hace que el universo se expanda de forma acelerada. En un futuro lejano, cuando toda la materia se haya dispersado, solo quedará el espacio de Sitter vacío, un fondo cósmico perfecto.

Una manguera contra incendios golpea un ventisquero. El agua no solo empuja la nieve: en el punto de impacto se producen salpicaduras, vapor y estruendo. De manera similar se comportan los chorros — estrechos haces de materia que salen de las cercanías de un agujero negro a gran velocidad.

El Universo suena. No en el sentido habitual: su sinfonía está grabada en las minúsculas variaciones de densidad a partir de las cuales crecieron las galaxias y nosotros mismos.

Con ayuda del telescopio James Webb, los astrónomos se asomaron a un antiguo cuásar — el deslumbrante corazón de una galaxia, donde un agujero negro gigante succiona materia. Resultó que no solo destruye, sino que también crea: sus potentes chorros y ondas de choque actúan como un auténtico molino cósmico.

En el corazón de la nebulosa del Águila, a unos 7000 años luz de nosotros, se alzan tres columnas gigantes de gas y polvo: los Pilares de la Creación. Su forma es familiar para muchos gracias a las imágenes del telescopio Hubble. Ahora, la cámara infrarroja del Webb ha permitido mirar dentro de estos densos capullos donde nacen las estrellas.

Lanza una piedra a un estanque y verás ondas. Algo similar ocurre dentro de los cúmulos compactos de materia oscura cuando se encuentran en un medio especial: el campo escalar. Este campo, que lo impregna todo, puede amplificarse espontáneamente en el interior de estos objetos, como si las ondas en el agua se hicieran cada vez más altas y visibles.

En un parque urbano, los árboles crecen más rápido que en un bosque profundo. No porque el suelo sea mejor, sino porque aquí chocan más a menudo sus ramas e intercambian semillas. Algo parecido hacen las galaxias en el protocúmulo de la Telaraña: un enorme cúmulo de materia que, dentro de miles de millones de años, se convertirá en un cúmulo maduro.

Los agujeros negros son de dos tipos: diminutos — restos de explosiones de supernovas, y colosos en los núcleos de galaxias. ¿Y dónde están los intermedios, de cientos y miles de masas solares? La respuesta quizá se esconde en los enjambres estelares, donde los agujeros negros chocan como bolas en una mesa de billar y, al fusionarse, aumentan de peso.

La luz de la lejana galaxia del Dragón tarda más de siete mil millones de años en llegar hasta nosotros. En su camino pasa junto a un enorme cúmulo de galaxias que, con su gravedad, curva la trayectoria de la luz como si fuera una lente.

En el Universo temprano, los cúmulos estelares eran tan densos que nacían gigantes del tamaño del Sistema Solar. Si uno de estos colosos estuviera en lugar del Sol, su borde llegaría hasta Júpiter. A veces, estas estrellas engullían pequeños agujeros negros.

En una gran nube de gas donde nacen las estrellas, las líneas de fuerza del campo magnético están alineadas aproximadamente en una misma dirección, como las fibras de un trozo de fieltro.

En las frías nubes de gas interestelar se extienden largos y densos filamentos. En ellos, como en incubadoras abarrotadas, maduran las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que dentro de estos filamentos todo estaba gobernado por la gravedad: la materia fluye suavemente hacia los centros, donde la densidad aumenta y finalmente estalla una estrella.

En una nube oscura donde aún no brilla ninguna estrella, el gas comienza a contraerse hacia un centro común. Así nacen las estrellas más masivas de la Galaxia: aquellas que pesan decenas de veces más que el Sol. Los astrónomos apuntaron radiotelescopios hacia la nube SDC335.579-0.292 y vieron cómo las moléculas de gas se alinean en corrientes que caen hacia adentro.

Inmediatamente después del Big Bang, idea propuesta por Georges Lemaître, el cosmos era un caldo oscuro de hidrógeno y helio. Luego se encendieron las primeras estrellas —enormes, cegadoramente brillantes y calientes, como chispas de una hoguera cósmica.

En el mismísimo centro de la Vía Láctea, tras un denso velo de polvo, se oculta una gigantesca acumulación de gas: la Zona Molecular Central. A simple vista no se puede ver: el polvo absorbe la luz visible, como una espesa niebla oculta las luces de una ciudad. Pero las ondas de radio y la radiación infrarroja atraviesan ese velo, permitiendo a los astrónomos distinguir nubes individuales.

Cuando una estrella masiva muere, su núcleo se contrae hasta convertirse en una estrella de neutrones y las capas externas se dispersan en una explosión. En ese momento nace una nube de neutrinos increíblemente densa: partículas que casi no interactúan con la materia, pero que se 'comunican' activamente entre sí.

En las frías nubes de gas donde nacen las estrellas gigantes, todo hierve de movimiento. El gas se comprime, gira y se fragmenta en grumos: las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que el campo magnético ponía orden aquí: como hilos invisibles, estiraba los grumos transversalmente. Pero nuevas observaciones han mostrado lo contrario.

Los planetas nacen del polvo. En el disco alrededor de una estrella joven, diminutas partículas de polvo chocan, se pegan y crecen poco a poco, como una bola de nieve que rueda montaña abajo. Pero hay un obstáculo: el gas del disco se mueve más rápido que el polvo y lo frena, impidiendo que se acumule en grumos grandes.

En el cúmulo de Norma, el cúmulo rico en galaxias más cercano a nosotros, los astrónomos han detectado una onda de choque. Se generó cuando un cúmulo chocó contra otro, como la ola que forma la proa de un barco al cortar el agua. Esta onda comprimió y calentó el gas que hay entre las galaxias. Dos galaxias se encuentran justo detrás del frente de onda.

Una nube de gas del tamaño de una pequeña galaxia cae sobre la Vía Láctea a cientos de kilómetros por segundo. Estas nubes se denominan de alta velocidad y hasta ahora no se habían encontrado estrellas en ellas, solo gas. Ahora, en una de ellas, llamada Complex H, los astrónomos han divisado un par de jóvenes cúmulos estelares.

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 cocina donde se hornean estrellas funciona con una receta simple: cuanta más harina, más pasteles. Durante mucho tiempo, los astrónomos observaron una estricta relación entre la masa de una galaxia y la rapidez con la que en ella nacen estrellas, y la consideraron una regla independiente.

Una galaxia lejana donde nacen cientos de estrellas debería brillar en oxígeno. Así lo creían los astrónomos: las estrellas jóvenes y calientes calientan el gas, y este emite un característico resplandor infrarrojo con una longitud de onda de 63 micras. Es como el vapor sobre una olla hirviendo: una señal inequívoca de que algo bulle.

El telescopio espacial James Webb observó el cúmulo de galaxias AS1063 y distinguió decenas de miles de cúmulos globulares: densos "ovillos" de estrellas dispersos por todo el cúmulo. Su ubicación coincidió con el mapa de masa invisible que se construye a partir de la curvatura de la luz de galaxias lejanas.

La joven estrella PDS 66 está rodeada por un disco plano de gas y polvo, la cuna de futuros planetas. En las frías regiones exteriores de un disco así, el silicio y el azufre suelen estar ocultos en los granos de polvo, pero los astrónomos han observado una brillante mancha de gas a unas 60 unidades astronómicas de la estrella.