sombra de cúmulo de galaxias

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.

En julio de 1969, cuando el Apolo 11 volaba hacia la Luna, los astronautas notaron algo inusual: breves destellos de luz que aparecían incluso con los ojos cerrados. Al principio lo atribuyeron al cansancio, pero los destellos se repitieron en distintas tripulaciones.

El cielo nocturno parece negro, pero si se eliminan las estrellas y se acumula luz durante mucho tiempo, aparece un resplandor tenue: la luz sumada de todas las galaxias que han nacido a lo largo de 13,8 mil millones de años. Los astrónomos lo llaman luz extragaláctica de fondo.

Un contable revisa todas las fábricas, almacenes y tiendas, pero el balance no cuadra: la mitad de la mercancía parece haberse evaporado. Algo así es lo que los astrónomos han estado haciendo durante décadas al buscar la materia ordinaria en el universo actual.

La luz del comienzo del universo ha viajado hacia nosotros durante 13,8 mil millones de años. Durante ese tiempo, su polarización —la dirección de sus oscilaciones— podría haber sufrido un giro, como la aguja de una brújula que alguien gira imperceptiblemente. Los físicos llaman a este fenómeno birrefringencia cósmica.

El universo es un vasto y oscuro océano. Solo vemos la espuma brillante en su superficie: estrellas y galaxias. Pero en las profundidades se ocultan dos fuerzas invisibles: la materia oscura, que con su gravedad impide que las galaxias se dispersen, y la energía oscura, que, por el contrario, empuja el propio espacio, haciendo que el…

En la galaxia espiral Fuegos Artificiales hay 6410 guarderías estelares. Ese es el número de regiones donde, en este momento, están naciendo estrellas masivas, identificadas por un algoritmo en antiguas imágenes radiación ultravioleta del Edwin Hubble.

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.

La temperatura en el centro de un cúmulo de galaxias alcanza los cien millones de grados. Estos sistemas, los más grandes ligados gravitacionalmente, son laboratorios naturales donde la naturaleza esconde el 85% de su masa en la invisible materia oscura.

Una fría superficie negra: así lucía durante miles de millones de años el mar de energía oscura, una sustancia invisible que impulsa la expansión del universo. Pero el espectrógrafo DESI detectó una ondulación casi imperceptible.

El caldo ardiente del Universo temprano se enfrió de manera desigual. En algún momento, comenzaron a formarse burbujas de una nueva fase, como burbujas de vapor en agua hirviendo. Pero estas burbujas no eran de vapor, sino de un nuevo estado de la materia en el que las partículas del sector oscuro se agrupaban en grumos más grandes. Así pudo nacer la materia oscura.

Unos instantes antes de un eclipse total, unas bandas de sombras rápidas se deslizan por el suelo, como las ondas que producen las piedras al caer al agua. Este fenómeno ha desconcertado a los científicos durante siglos. Resulta que todo se debe a que la luz es una onda. El Sol no es una lámpara puntual, sino un disco enorme.

La luz atraviesa una película arrugada y sale ligeramente diferente. De manera similar, las ondas gravitacionales nacidas en el universo temprano sienten la distribución grumosa de galaxias y materia oscura.

Una nube gigante de materia invisible actúa como un espejo deformante: distorsiona la luz de una galaxia lejana. Con esas distorsiones, los astrónomos pueden pesar la nube y asomarse a su interior.

En el centro de la Vía Láctea, como una muñeca rusa dentro de otra, se esconde un agujero negro supermasivo, y a su alrededor hay un enjambre de estrellas y una capa invisible de materia oscura. Esta capa, o "pico", en teoría debería ser muy densa justo en el horizonte.

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.

La radiación cósmica de fondo es el resplandor residual del Big Bang que vemos en ondas milimétricas. Pero también tiene una cola de onda larga que se extiende hasta el rango de radio. En longitudes de onda superiores a 21 centímetros, esta luz comienza a ser absorbida por el hidrógeno neutro disperso en el espacio lejano.

El haz de una linterna se desliza sobre un vidrio irregular. El vidrio son los cúmulos masivos de galaxias, y la linterna es la luz antigua nacida poco después del Big Bang. Al pasar cerca de estos cúmulos, la luz no solo los rodea como el agua rodea una piedra.

El universo no es un vacío, sino una enorme esfera de cristal, atravesada por fronteras invisibles: paredes de dominio, congeladas después de transiciones de fase.

Un estanque cuyas aguas se agitan en círculos al caer una piedra. Así, a escala del universo: una repentina emisión de energía en el sector oscuro —esa sustancia invisible que no emite luz— genera ondas en el tejido del espacio. Esas ondas alteran el camino de las partículas de luz que viajan hacia nosotros desde el mismísimo nacimiento del cosmos.

Los cúmulos de galaxias gigantes son como ciudades de miles de islas estelares, unidas por la gravedad. En su interior hierve un gas caliente que brilla en rayos X. Si un cúmulo ha chocado recientemente con otro, aparecen grumos de galaxias y deformaciones en el gas, como ondas en el agua después de lanzar una piedra.

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.

Los cosmólogos han medido la velocidad a la que se alejan las galaxias lejanas en diferentes rincones del cielo. Para ello, utilizaron dos tipos de "reglas cósmicas": cúmulos de galaxias y explosiones de supernovas de un tipo específico. Ambos métodos mostraron lo mismo: en una dirección, el universo se expande un poco más rápido que en la opuesta.

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.

En el centro de la Vía Láctea, entre densas nubes de gas y polvo, hay una región llamada Sagitario C. Se parece a un cruce muy transitado: aquí nacen estrellas, chocan corrientes de materia, y todo ello se ilumina con rayos X. Durante mucho tiempo, ese resplandor fue un misterio.

Los astrónomos intentan captar el radioeco del Big Bang: un débil resplandor que llena todo el universo. Pero el receptor se ahoga en ruido: nuestra galaxia está llena de polvo interestelar brillante, cuya radiación puede confundirse fácilmente con la señal del pasado.

En el centro de la Vía Láctea gira una barra de estrellas, un cúmulo alargado parecido a una pala giratoria. Su gravedad genera a su alrededor un campo rítmico, como las olas que deja un bote.

La radiación cósmica de fondo es una luz débil que quedó tras el Big Bang. Llena el cielo de manera uniforme, pero en su camino se encuentra con obstáculos. Uno de ellos son los cúmulos de galaxias, en cuyo interior hay un gas muy caliente. Cuando los fotones de la radiación de fondo atraviesan este gas, algunos reciben un empujón extra y cambian de energía.

Los agujeros negros con más de un billón de masas solares funcionan como paraguas cósmicos. Proyectan una sombra sobre el tenue resplandor del Big Bang, la luz antigua que llena todo el cielo.

La luz de la etapa más temprana de la vida del universo viaja hacia nosotros durante miles de millones de años. En su camino pasa junto a enormes cúmulos de galaxias. Su gravedad curva ligeramente esa luz, como el cristal de un escaparate deforma la vista de la calle al otro lado. Cuando los cúmulos crecen, la curvatura se hace más notable.

En las galaxias Antena, que se están estrellando entre sí, nubes de gas gigantes colisionaron a una velocidad de 50 kilómetros por segundo. Es como dos trenes que se precipitan uno contra el otro: el impacto comprimió el gas y este se encendió con nuevas estrellas.

En el centro del cúmulo de galaxias RXCJ1558.3-1410 hierve una vida invisible. El gas caliente se enfría, pero algo le impide contraerse y formar nuevas estrellas. Los astrónomos apuntaron un radiotelescopio a este cúmulo y vieron un débil resplandor: un mini-halo. Se extiende alrededor de la galaxia más brillante, como una neblina sobre una ciudad nocturna.

La energía oscura y la materia oscura son los directores invisibles del cosmos. Normalmente se las considera independientes, pero un nuevo estudio propone verlas como compañeras de baile. La líder — energía oscura — cambia la masa de las partículas de materia oscura.

Miles de universos nacieron en un ordenador para contarnos algún día sobre el nuestro. Cada uno con sus cúmulos de galaxias, dispuestos según las leyes de la gravedad, como guisantes en un frasco que se agita con distinta fuerza. Según cómo queden los guisantes, se puede deducir qué mano agitó el frasco.

Las partículas de materia oscura pueden comportarse como melaza: en un modelo no se estorban entre sí, en otro se empujan ligeramente, creando viscosidad. De esto depende cuán rápido los gigantescos agujeros negros en los centros de las galaxias caen uno hacia el otro y se fusionan.

Ya Vera Rubin descubrió que las estrellas en los bordes de las galaxias se mueven demasiado rápido, como si las sujetara una telaraña invisible. Y Fritz Zwicky fue el primero en sospechar que en los cúmulos de galaxias se esconde una enorme masa invisible.