efecto Doppler

Un reflector con haz de ancho variable barre la costa. Su luz son las largas olas oceánicas que nacen en la zona de rompiente y se propagan en ambas direcciones: hacia la playa y hacia mar abierto. Antes se consideraba que este reflector era puntual, pero la zona real de rompiente, donde rompen las olas cortas, tiene un ancho finito que cambia a medida que el frente avanza y retrocede.

Un espejo que vuela a casi cuarenta mil kilómetros por segundo. La luz que incide sobre él rebota, pero ya no es la misma: como una pelota que es devuelta por una raqueta en movimiento. Ese espejo es lo que los científicos han construido dentro de una finísima hebra de vidrio rellena de hidrógeno.

Una nube de ondas colapsa bajo su propia gravedad. Mientras está difusa, todo sigue el libro de texto: el campo oscila ligeramente en un espacio casi plano, y las fórmulas aproximadas funcionan perfectamente. Pero basta con añadir un poco más de energía y el panorama cambia. Los físicos usaron un modelo numérico para captar el momento en que los cálculos simples dejan de describir la realidad.

Un planeta en la zona habitable no es garantía de vida. Así como un director guía a la orquesta, la estrella, a lo largo de miles de millones de años, dicta el ritmo y el carácter de la evolución de las atmósferas planetarias.

Cuarenta chispas rojizas se detuvieron en las imágenes del JWST. El telescopio las distinguió en las profundidades del cosmos, a distancias donde la edad del Universo era inferior a dos mil millones de años. Estos objetos son núcleo galáctico activo, pero muy compactos y inusualmente rojos.

14 segundos. Eso es lo que tarda el nuevo código en tejer el espectro completo de una estrella, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano.

En 1433 pares de galaxias esparcidos por el cielo, los astrónomos notaron un patrón inusual. Las vecinas situadas «encima» o «debajo» de un sistema estelar masivo contienen hasta un cuarto más de oxígeno que las que se encuentran en el plano de su disco.

En el campo profundo del JWST, entre miles de galaxias, los astrónomos examinaron la fuente JADES-GS 209777 — y vieron un polluelo cósmico. Su «cáscara» es una gruesa envoltura de gas y polvo que durante mucho tiempo ocultó el agujero negro en crecimiento en su centro.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

La luz del cuásar J0744+2052 viajó hacia nosotros durante casi 12 mil millones de años. En su camino, atravesó nubes de hidrógeno que absorbieron líneas específicas del espectro, como un peine que va filtrando frecuencias finas. Los astrónomos llaman a este patrón bosque de Lyman-alfa.

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.

La estrella Tabby, un faro en el mar cósmico, desde 2015 desconcierta a los astrónomos. Su luz parpadeaba no al ritmo de planetas, sino como dispersa por una tormenta — caídas profundas, picos bruscos. Pero entre ese caos apareció una caída uniforme, casi perfecta. El ojo de la tormenta.

Hace diez mil millones de años, el universo estaba salpicado de extrañas chispas escarlatas. El telescopio James Webb las detectó en imágenes de lejanos corrimientos al rojo: fuentes compactas que brillan como galaxias enteras, pero del tamaño de una región diminuta en su centro. Los astrónomos las apodaron «pequeños puntos rojos».

Un artista hace un boceto rápido al carboncillo — y el rostro en el retrato ya es reconocible. Los astrofísicos se enfrentan a una tarea similar: el espectro de una estrella es su retrato individual, que revela temperatura, composición, gravedad superficial.

Trece mil millones de años la luz viajó a través del vacío cósmico. Eludió galaxia masivas que, como predijo Einstein, actuaban como lentes gigantes — amplificando y distorsionando el resplandor lejano. En 2023, el instrumento NIRSpec del James Webb capturó esa luz y la descompuso en espectros.

En abril de 2021, las antenas del eHT (EHT) —una red global de radiotelescopios milimétricos— apuntaron hacia un diminuto punto en la constelación de Virgo.

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 comunicación con un satélite es como intentar oír un susurro en medio de una tormenta: la señal se ahoga en interferencias. Unos ingenieros han creado un algoritmo de IA que funciona directamente en el satélite y, con un consumo mínimo de energía, reconoce las distorsiones con más precisión que los métodos anteriores.

Entre los abrasadores exoplanetas que giran peligrosamente cerca de sus estrellas, se esconde un secreto de nacimiento. Hace casi tres décadas, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer mundo de este tipo, y desde entonces los astrónomos se preguntan: ¿cómo es que un gigante gaseoso termina…

En 2024, el equipo de David Charbonneau apuntó el telescopio Magellan, equipado con el espectrógrafo WINERED, hacia LHS 1140. Durante el tránsito, la espectroscopia de alta resolución captó una línea de absorción de helio metaestable a 10833 Å.

La luz de una estrella lejana lleva consigo el susurro silencioso de las atmósferas de los planetas que la orbitan. Captarlo ha sido durante mucho tiempo como intentar distinguir un susurro en una catarata rugiente.

Hace un cuarto de siglo, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer Júpiter caliente y rompieron todos los cánones de formación planetaria. Un gigante gaseoso en una órbita de apenas días no podría haberse formado cerca de la estrella: allí hace demasiado calor y no hay material de construcción.

Las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros suenan como acordes graves, los púlsares marcan el ritmo y la radiación cósmica de fondo nos trae ecos del Big Bang. Pero hay un intérprete silencioso: la materia oscura, cuya presencia solo se revela por sus efectos gravitacionales.

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.

Imaginen a un artista cuyo lienzo es un planeta entero y su paleta son moléculas que beben luz estelar. Su pincel son miles de millones de años de evolución, y su cuadro es un retrato espectral visible incluso desde otro sistema estelar.

Una estrella diminuta orbita alrededor de un agujero negro gigante en rotación. Poco a poco se acerca en espiral, y esta danza dura miles de años. Durante todo ese tiempo, ondas se propagan por el espacio, como círculos en el agua, solo que estas son ondas gravitacionales. Se pueden "escuchar" con detectores especiales.

En 2017, el telescopio de neutrinos antártico IceCube detectó una partícula con una energía de unos 290 TeV proveniente de las profundidades del cosmos.

Al universo temprano se lo suele imaginar como un jardín de infantes: la mayoría de las galaxias son manchas amorfas, turbulentas e irregulares, ahogadas en gas y estallidos de formación estelar.

Los flujos masivos de gas desde núcleos galácticos activos son un regulador clave de la evolución galáctica. Barren el medio interestelar, sofocan la formación estelar y dictan el crecimiento de los agujeros negros supermasivos.

Imagina a un bailarín de tres rostros en la cresta de una ola de luz. Un rostro es el receptor, absorbiendo los fotones incidentes. Otro, un espejo perfecto que devuelve la luz. El tercero, un vidrio esmerilado que dispersa los rayos en todas direcciones. A baja velocidad, la danza es armoniosa. Pero a velocidades relativistas, la coreografía se desmorona.

Una multitud está encerrada en un estrecho pasillo entre dos hileras de espejos. De vez en cuando alguien empuja con fuerza la pared y un rumor recorre el pasillo: así, en el plasma de los cúmulos de galaxias aparecen ondas de silbido y ondas ion-ciclotrón.

A la luz le gusta la simetría: en un canal abierto fluye igual en ambas direcciones. Para dirigirla hacia uno solo, los físicos suelen usar imanes. Un nuevo enfoque prescinde de ellos, empleando la rotación —a la velocidad de un disco de vinilo— y la interferencia de dos átomos.

Un detector común de fotometría no distingue un fotón izquierdo de uno derecho. Pero en cuanto empieza a moverse, todo cambia. Un barquero rema entre dos flautistas que tocan la misma nota. Su oído está ajustado estrictamente a ella y es sordo a todas las demás alturas. Debido al movimiento, la melodía delante se vuelve más aguda y la de detrás más grave.

Una piedra cae en un estanque y se forman círculos en el agua. Si en su camino se encuentra una rama que sobresale, parte de la ondulación se refleja y parte la rodea. De manera similar se comportan las ondas gravitacionales —la ondulación del propio espacio-tiempo— cuando pasan cerca de cúmulos de galaxias o agujeros negros.

En un remolino de agua que gira hacia el desagüe, la velocidad del flujo cerca del centro puede superar la velocidad del sonido. El sonido queda atrapado: las ondas no pueden escapar, formando una región sin sonido — una sombra sonora.

Si tiras una piedra a un estanque, se forman ondas que se expanden en todas direcciones. Ahora imagina que el estanque se convierte de repente en gelatina, y lo hace instantáneamente, más rápido de lo que tarda la onda en completar una cresta.

Cuando un agujero negro entra en el objetivo, deja en la imagen una oscuridad perfecta: un pozo gravitacional donde la luz cae sin retorno.

La cosmología se basa en que a gran escala el Universo es un océano tranquilo, sin tormentas ni corrientes. Este es el principio cosmológico, fundamento del modelo cosmológico estándar ΛCDM.

Un nadador que corta el agua a la velocidad de las olas que corren sobre ella se encuentra en una situación extraña: las olas que él mismo genera no pueden ni adelantarlo ni quedarse atrás. Se acumulan frente a su proa y se congelan. Un fenómeno similar ocurre cuando una fuente de luz se mueve dentro de un medio a una velocidad que coincide con la velocidad de transferencia de energía de las olas.

Sobre la superficie del Sol cuelgan largas cintas de gas brillante: los streamers. Se asemejan a arpas gigantes tensadas en la corona. Cuando una onda recorre una de estas cintas, esta tiembla y se curva, como una cuerda después de un pellizco.