composición del halo galáctico

Una vieja esfera estelar, que ha reunido cientos de miles de soles, lleva miles de millones de años girando por las afueras de una galaxia enana. Según los cálculos, hace mucho que debería haberse desplomado hacia el centro, como una piedra pesada en un cuenco de gelatina. Pero la esfera se mantiene en su sitio, y ese hecho no deja dormir a los astrofísicos desde hace varias décadas.

En el centro de casi toda galaxia grande se encuentra un agujero negro supermasivo. No solo devora el gas que cae, sino que también expulsa parte de él en potentes chorros. Estos chorros, como pistones gigantes, empujan el gas circundante y lo calientan.

En la familia estelar de la galaxia Fénix hay cinco cúmulos globulares antiguos, y durante mucho tiempo se consideró que el sexto era un intruso. El objeto Fornax 6, situado a solo 270 pársecs del centro galáctico, parecía una agrupación casual de estrellas de campo o un grupo compacto de galaxias lejanas.

Un rayo de luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se curva a su alrededor, como un corredor que dobla la esquina del estadio. Para una estrella de neutrones, ese ángulo de desviación suele considerarse igual al de una masa puntual.

El cielo nocturno parece inmutable, pero las galaxias intercambian materia constantemente. La Vía Láctea, como un gran río, absorbe arroyos más pequeños: las galaxias enanas. Junto con sus estrellas, también pueden llegar planetas.

En los rincones más fríos y oscuros del cosmos, los granos de polvo se cubren de hielo, como una ventana en un día helado. Este hielo no es solo agua congelada: también hay monóxido de carbono y dióxido de carbono. De este hielo pueden formarse luego cometas y planetas.

Alrededor de estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo: los futuros sistemas planetarios. En algunos de ellos se abre un vacío: el polvo y el gas han sido barridos, como si alguien hubiera adelgazado el centro de un disco de vinilo. Estos discos con huecos se llaman discos de transición.

Una pista de baile donde giran las parejas. En el centro, un maestro de ceremonias invisible marca el ritmo. Es el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, y las parejas son las estrellas cuyas órbitas los astrónomos siguen durante años. Pero, ¿y si el propio maestro estuviera envuelto en un abrigo de piel hecho de materia tenue?

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo parecía un caldero hirviendo. En él, según una hipótesis, pudo nacer la materia oscura: la sustancia invisible que mantiene a las galaxias unidas.

Una estrella de neutrones es el residuo ultradenso de una explosión de supernova: la masa del Sol empaquetada en una esfera del tamaño de una ciudad. Durante miles de millones de años vaga por el espacio, acumulando a su alrededor una sustancia invisible: la materia oscura, que no emite luz pero atrae gravitacionalmente.

El radiotelescopio FAST, con su antena de quinientos metros, captó una señal en la longitud de onda de 21 centímetros, la forma en que brilla el hidrógeno frío. La señal provenía de una nube bautizada como Cloud-9. Flota en el espacio junto a la galaxia M94, pero no contiene ni una sola estrella.

En la galaxia NGC 1052 DF2, las estrellas se mueven a tan solo 8 kilómetros por segundo — como si no hubiera masa invisible alrededor. Para comparar: en nuestra Vía Láctea, las estrellas periféricas se aceleran hasta 200 kilómetros por segundo, retenidas por un masivo halo de materia oscura.

Capa tras capa, artefacto tras artefacto — el arqueólogo reconstruye la historia de un antiguo asentamiento. Así también los astrofísicos, analizando 259 registros de LIGO–Virgo–KAGRA, vieron una clara estructura estratificada entre los agujeros agujero negro fusionándose.

El 23 de noviembre de 2023, los detectores de LIGO captaron algo extraño. La señal de ondas gravitacionales de la fusión de dos agujeros negros, denominada GW231123, apuntaba a masas récord — 137 y 101 masas solares — y una rotación anómalamente rápida. Sería la pareja más masiva y de rotación más rápida jamás registrada.

El cosmos se asemeja a una tela de seda con hilos de una red oscura que sobresalen. Las verdaderas telas las vemos solo como pequeños retazos — a través de telescopios, en catálogos reales de galaxias.

Dos galaxias — nuestra Vía Láctea y su compañera, la Gran Nube de Magallanes — giran lentamente una alrededor de la otra. Su atracción gravitacional sacude las lejanas afueras de la Vía Láctea, como una piedra lanzada a un estanque hace ondular el agua.

Tres cuerdas invisibles vibran en el vacío intergaláctico. No es poesía, sino una hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura: un campo cuántico ultraligero con espín 1, que porta tres polarizaciones.

Dentro de la supercomputadora, quince grumos de ondas estables —solitones— chocan para formar un halo de materia oscura. Estas ondas obedecen a la ecuación que a principios del siglo XX dedujo Erwin Schrödinger para los electrones, pero ahora dibujan el retrato de un gigantesco capullo galáctico.

La materia oscura no se ve con telescopios, pero su gravedad fue revelada hace medio siglo por Vera Rubin.

Durante más de un siglo, los astrónomos se han devanado los sesos con el caprichoso comportamiento de las estrellas de tipo RR Lyrae: su brillo crece y decrece periódicamente con una amplitud impredecible, como un faro con un mecanismo estropeado. El efecto Blazhko, descubierto en 1907, desafió a los científicos durante décadas.

El universo es una gigantesca sala de conciertos, donde en lugar de paredes y balcones flotan nubes invisibles de materia oscura. Este conjunto arquitectónico no es estático: refracta y dispersa la «música» que lo atraviesa: las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros.

La formación de la Vía Láctea es un grandioso acto cósmico, en el que las fusiones de galaxias satélite se entrelazaban en una partitura única. Cada evento dejaba una huella en la dinámica y la composición química de las estrellas, como las notas fijan la intención del compositor.

Una investigación cósmica de quince años ha dado con una pista inesperada. El telescopio Fermi, que escanea el cielo en rayos gamma, ha detectado un resplandor tenue y uniforme que envuelve toda la Vía Láctea. No se parece a la luz de las estrellas ni al gas caliente; más bien es como una neblina débil pero omnipresente.

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.

Las estrellas de neutrones — restos de supernovas — son unos de los objetos más densos del Universo. Su densidad central supera varias veces la nuclear, y su gravedad solo cede ante los agujeros negros.

Durante años, el Sol provocó a los astrofísicos. En su atmósfera, los elementos refractarios —como especias en una receta base— eran ligeramente más escasos que en estrellas gemelas casi idénticas. Surgió la sospecha: ¿será que nuestra estrella se muestra modesta, renunciando al «postre» planetario que otras devoran con apetito?

Las estrellas masivas son titanes cósmicos, cuyas vidas transcurren bajo el signo de una energía indomable. Cuando una de estas estrellas entra en la fase de supergigante B[e], su radiación es tan potente que, aparentemente, sería capaz de disociar cualquier molécula en átomos.

Imagina un bosque plantado en un solo día. A simple vista todos los árboles son iguales, pero sus anillos de crecimiento cuentan historias distintas: unos crecieron en suelo virgen, otros sobre cenizas de incendios antiguos.

A cientos de años luz de nosotros hay un planeta que parece un espejo gigante. LTT9779b refleja gran parte de la luz que recibe, mucho más de lo que cabría esperar de un cuerpo del tamaño de Neptuno. Los astrónomos llevaban tiempo discutiendo qué lo hace tan brillante: una neblina metálica densa de carbono o una capa de nubes.

La galaxia NGC 1277 se parece a un libro antiguo que nadie ha abierto en miles de millones de años. Se formó rápidamente, en los albores del universo, y desde entonces apenas ha cambiado: no ha chocado con sus vecinas ni ha acumulado nuevas capas.

En un horno se hornea un pan enorme. Dentro de la masa hay una pequeña zona, la más caliente, donde comienza el crecimiento de la futura hogaza. Algo parecido ocurre en un núcleo molecular caliente (una región del tamaño del sistema solar donde el gas se calienta a cientos de grados y se comprime miles de millones de veces más denso que las nubes ordinarias).

El halo estelar de la Vía Láctea es un palimpsesto galáctico: un antiguo manuscrito donde bajo el texto visible se ocultan capas anteriores. Durante mucho tiempo se pensó que la estructura Gaia-Salchicha/Encelado (GSE) era la última entrada en este manuscrito, la huella de una sola fusión catastrófica.

Una orquesta abarrotada toca cada instrumento su propia parte, y tú intentas distinguir la voz suave de una flauta rara: su melodía se ahoga entre violines y trompetas. Así se ve, más o menos, la caza de moléculas en las nubes interestelares: los telescopios captan las «voces de radio» de muchas sustancias, y distinguir la señal buscada entre el ruido no es tarea fácil.

En el densamente poblado centro de la galaxia, dos estrellas orbitan tan cerca que una despoja a la otra de sus capas externas, como el viento arranca la ropa de un tendedero. Queda un núcleo caliente de helio: una estrella sin envoltura de hidrógeno.

En el corazón mismo de la Vía Láctea algo brilla, pero no con luz estelar, sino con rayos gamma invisibles al ojo.

Recientemente, los astrónomos detectaron tres cometas interestelares que viajan desde las profundidades del espacio. Uno de ellos, el 3I/ATLAS, resultó ser sorprendentemente grande: su núcleo alcanza varios kilómetros de diámetro.

Justo después del Big Bang, el espacio se cubrió de ondulaciones — ondas gravitacionales, como las que provoca una piedra al caer al agua. Estas vibraciones del propio tejido del cosmos, predichas por Alan Guth, se extendieron por todo el universo.

Una nube gigante de gas y polvo, tan fría que el calor apenas se percibe, a solo unos grados por encima del cero absoluto. Es TMC-1, en la constelación de Tauro, una de las cunas más oscuras y densas de moléculas en nuestra galaxia.

El universo se parece a una esponja gigante: brillantes filamentos de galaxias envuelven enormes vacíos oscuros. Dentro de estos filamentos y muros se esconden grumos de materia oscura invisible: los halos.

Alrededor de nuestra galaxia, como una corona invisible, se extiende una nube de gas tenue, calentada a millones de grados. Se llama halo galáctico. Ver este resplandor directamente es difícil: emite rayos X suaves que la atmósfera terrestre absorbe.