distribución de galaxias

Un río dibujado en un mapa es siempre una sola línea. Pero si te paras en la orilla, verás que dentro del cauce hay corrientes más rápidas, remolinos y brazos que a veces se unen y a veces se separan. La telaraña cósmica es como ese río, solo que de materia oscura, y hasta hace poco los astrónomos la dibujaban como una sola línea.

El cielo nocturno parece un puñado de estrellas al azar. Pero si lo observamos a distancias enormes, el caos desaparece. Las galaxias se agrupan en largos filamentos y muros planos, y entre ellos se abren vacíos colosales: los vacios cósmicos. A esta estructura se la llama telaraña cósmica.

El universo temprano no era solo un caldo caliente de partículas. En las primeras fracciones de segundo, la simetría especular podría haberse roto: el mundo y su reflejo no habrían sido del todo idénticos.

Un estallido rápido de radio es una breve pero potente emisión de ondas de radio proveniente del espacio lejano. Al llegar hasta nosotros, la señal atraviesa nubes de gas disperso, y cuanto más gas hay en el camino, más se dispersa la señal en frecuencias.

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.

Cuando después del Big Bang el cosmos en enfriamiento perdía la simetría primordial, en los campos surgían tensiones, como si en un vidrio que se solidifica crecieran microfisuras. Los monopolos globales, predichos por Gerard 't Hooft y Polyakov, se convirtieron en «cicatrices» similares en el tejido del universo.

El principio cosmológico —la afirmación de que el Universo a gran escala es homogéneo e isótropo— ha custodiado nuestra comprensión del mundo desde los tiempos de Edwin Hubble y Georges Lemaître, cuyas ideas sentaron las bases del modelo del Big Bang.

En el centro de una galaxia diminuta hay un cúmulo denso de estrellas y materia oscura. Este cúmulo, llamado solitón, no está inmóvil: tiembla y oscila, como gelatina en un plato.

Desde pequeños nos acostumbramos a pensar que el espacio es infinito e isótropo. Pero Einstein y Lemaître ya se preguntaban: ¿no estará el Universo cerrado sobre sí mismo, como una cinta de Möbius o un toro tridimensional?

Dos agujeros negros que se acercan antes del impacto recuerdan a patinadores en un giro en pareja: cada uno gira sobre su propio eje y juntos tejen una danza común. Ese sacacorchos compartido, el llamado espín efectivo, los astrónomos pueden medirlo gracias a las ondas gravitacionales que se expanden desde la pareja como círculos en el agua.

A través de las ondulaciones del agua, las piedras en el fondo de la piscina parecen desplazadas y distorsionadas. De manera similar, la gravedad de la materia oscura invisible curva la luz de las galaxias lejanas: este fenómeno se conoce como lente gravitacional débil.

La historia clásica del nacimiento del Universo a partir de un punto ardiente Big Bang se topa con preguntas incómodas: ¿por qué el cosmos es tan homogéneo y qué había antes de la singularidad?

El cielo nocturno a veces nos regala enigmas que quitan el aliento. Uno de ellos es un anillo de galaxias que se extiende a lo largo de un tercio del horizonte. Los astrónomos lo han llamado «Anillo Gigante en el Cielo»: un cúmulo de galaxias estirado en un hilo fino que se cierra formando una circunferencia de unos 400 megapársecs de diámetro.

En un patio de juegos, acaban de poner en marcha el carrusel. En los primeros instantes, los niños todavía se agolpan, se aferran a las barandillas y el panorama general es un caos. Pero pasan un par de segundos y la fuerza centrífuga los alinea en un círculo, dando al movimiento una forma definida.

Si arrojas un puñado de purpurina a un río, algunas partículas flotarán directamente, otras girarán en pequeños remolinos. Con las galaxias del universo ocurre algo parecido: no solo se separan debido a la expansión, sino que también giran en corrientes gigantes, como astillas en remolinos invisibles.

El cielo nocturno parece liso como la superficie de un lago en calma. Pero si uno se fija en los estallidos de rayos gamma —explosiones breves y cegadoras visibles a través de todo el universo—, en esa superficie se descubren olas. Los científicos tomaron un catálogo de estos estallidos y dividieron el cielo en dos hemisferios.

Una estrella hereda la composición química de la nube de gas, como un niño los genes de sus padres. Los astrónomos han convertido esto en un método: según la proporción de carbono y otros elementos, medida con espectroscopía (la descomposición de la luz en colores), construyen árboles genealógicos de las estrellas de la…

Lanza dos piedritas idénticas desde la cima de una montaña: si una cae un centímetro más a la izquierda, en un minuto estarán en valles distintos. Una galaxia es como esa montaña, pero con miles de millones de piedras y una ladera que se extiende a lo largo de millones de años.

Una cuerda de guitarra solo suena en ciertas notas, cuando se pisa en los trastes. Así es también el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven: está atravesado por ondas estacionarias, pero solo sobreviven las vibraciones selectas.

En los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, el cosmos parecía un ruidoso club de adolescentes: las galaxias estallaban, chocaban y formaban estrellas por cientos. Pero en medio de ese bullicio, el telescopio James Webb ha vislumbrado algo extraño: barrios enteros de 'jubilados' silenciosos.

Otras galaxias son solo instantáneas antiguas, mientras que a la Vía Láctea la observamos en directo.

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.

La luz de cada estrella es su pasaporte, pero las anotaciones están hechas en el lenguaje de los colores. Para las viejas gigantes, estos documentos son casi indistinguibles y descifrar los detalles a mano era imposible.

El universo se parece a una telaraña gigante: las galaxias no están dispersas al azar, sino que se agrupan en nodos y a lo largo de filamentos. Dentro de los filamentos hay mucho gas, y es allí donde con mayor frecuencia brotan estrellas nuevas. Pero, ¿cómo ha cambiado esto con el tiempo?

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.

Si viertes un puñado de cuentas de colores en el suelo, caerán de manera diferente: unas se amontonarán, otras rodarán por las esquinas. De manera similar, las galaxias de diferentes colores —azules, verdes y rojas— están esparcidas por el universo. Los científicos decidieron medir cuán 'apelotonadas' están usando un número llamado dimensión fractal.

Un mapa de una ciudad donde en lugar de calles hay velocidades de coches, y en lugar de edificios, el contenido de metales en las estrellas. Con ese mapa se puede saber dónde está el centro y dónde las afueras, incluso sin conocer las distancias exactas.

A gran escala, el universo se asemeja a una telaraña gigante: los brillantes cúmulos de galaxias están conectados por largos filamentos de galaxias, gas y materia oscura. Antes se pensaba que por estos filamentos la materia fluía hacia los cúmulos como por tuberías.

Una gigante roja se parece a un globo que va soltando gas lentamente. La estrella se hincha, sus capas externas se debilitan y el viento estelar arrastra masa al espacio. Pero, ¿cuánto pierde exactamente?

En las regiones casi vacías del cosmos, las galaxias giran armoniosamente, como bailarines de una misma compañía. Esta danza crea una diferencia en la luz desde lados opuestos: de un lado estiramiento, del otro compresión.

El cielo nocturno está lleno de estrellas, pero ellas son solo una pequeña parte de todo lo que existe en el universo. Los astrónomos notaron hace tiempo una rareza: las galaxias giran tan rápido que deberían despedazarse, pero no lo hacen. Algo invisible las mantiene unidas, como hilos invisibles que sujetan las cuentas de una rueda que gira.

Una señal de radio lejana viaja hacia nosotros a través del gas, y cuanto más gas hay en el camino, más se "frena" la señal. Los astrónomos utilizan esto para pesar la envoltura invisible de nuestra Galaxia: su halo. Pero si la envoltura es irregular, como una bufanda gruesa echada sobre los hombros, las mediciones en diferentes direcciones serán distintas.

Los astrónomos leen la historia de las galaxias a través de sus retratos. Antes se utilizaba o bien un largo análisis de la luz por colores, o bien rápidas fotografías con filtros, perdiendo los detalles de la forma.

En una autopista, un flujo constante de coches a veces se convierte en un atasco debido a frenazos aleatorios. En el universo joven, la expansión general de las galaxias después del Big Bang se asemejaba a ese movimiento ordenado. Pero cada galaxia también realizaba sus propias maniobras: frenaba o aceleraba por la atracción de sus vecinas.

Cuando Edwin Hubble descubrió la expansión del universo, y Vera Rubin la materia oscura, el marco de la cosmología parecía sólido.

En la nube oscura NGC 6334I-North, a 5500 años luz de la Tierra, el interferómetro de radio ALMA ha vislumbrado algo inesperado: alrededor de una joven estrella masiva gira un disco de gas y polvo, y dentro de él, siete densas condensaciones. Cada una de ellas podría convertirse en una estrella.