estructura a gran escala

Un censo de población según la forma del cuerpo: así se puede describir lo que hicieron los astrónomos con 6348 galaxias masivas. En lugar de estatura y peso, midieron cuánto se concentra la luz hacia el centro, cuán achatada está la galaxia y cuán asimétrica es su forma. Luego repitieron las mismas mediciones en galaxias de tres modelos computacionales del universo y compararon los resultados.

Un censo de población según la forma del cuerpo: así se puede describir lo que hicieron los astrónomos con 6348 galaxias masivas. En lugar de estatura y peso, midieron cuánto se concentra la luz hacia el centro, cuán achatada está la galaxia y cuán asimétrica es su forma. Luego repitieron las mismas mediciones en galaxias de tres modelos computacionales del universo y compararon los resultados.

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.

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.

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?

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 intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Una entonación equivocada cambia el significado hasta hacerlo irreconocible. Algo parecido le ocurre a la partícula con espín 3/2: el gravitino. No puede existir en solitario: su "discurso" debe estar perfectamente coordinado con el entorno, o toda la construcción se desmorona.

Una olla de gachas hirviendo: las burbujas estallan, el vapor escapa y lo mezcla todo. Algo parecido hacen las estrellas masivas en las nubes de gas gigantes. Su radiación y viento estelar soplan enormes cavidades, las burbujas moleculares, esparciendo materia a su alrededor.

El meteorólogo traza una línea negra gruesa a través de toda Europa: al norte, heladas; al sur, deshielo. Esta frontera —la isoterma cero— no dice qué temperatura hace en Estocolmo o Roma, pero indica con total honestidad dónde termina el invierno. En la cosmología de los últimos años ha aparecido un mapa en el que se puede trazar un límite análogo.

Los primeros instantes después del Big Bang: el espacio se expande rápidamente — los físicos llaman a este período inflación. Dentro de este tejido en expansión, como burbujas de jabón en una corriente de aire, comienzan a formarse regiones de nuevo vacío — ocurre una transición de fase de primer orden.

En el universo temprano, cuando se enfriaba después del Big Bang, pudieron formarse defectos —como grietas en el hielo. Uno de esos defectos es el monopolo global, un diminuto cúmulo de campo donde la energía queda atrapada en un nudo.

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.

En los primeros instantes después del Big Bang, la transición de fase cósmica dividió el plasma caliente en regiones con diferentes vacíos — los estados de menor energía del campo.

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 fondo óptico del cielo es un palimpsesto cósmico, donde la luz de miles de millones de galaxias no resueltas se superpone en capas correspondientes a diferentes épocas. Hasta ahora solo podíamos distinguir las 'letras' más brillantes: estrellas individuales y galaxias cercanas.

Todo comienza con una cicatriz diminuta: un túnel delgado que conecta dos universos. En cosmología cuántica se discute desde hace tiempo que nuestro universo cerrado pudo nacer de la «nada» mediante tunelización (es decir, cuando un sistema atraviesa una barrera insuperable según las medidas ordinarias).

El debate cosmológico recuerda a dos maestros que miden la misma pared pero obtienen longitudes distintas. Uno usa una cinta métrica, aplicándola a puntos de referencia cercanos: las cefeidas (estrellas pulsantes que sirven de faros) y las supernovas de tipo Ia (explosiones de estrellas moribundas). Según él, la pared se estira a una velocidad de 73.5 unidades convencionales.

Cerca de algunas estrellas jóvenes, donde recientemente terminó la formación estelar, no solo hay anillos de polvo, sino auténticos campos de batalla planetarios: discos de escombros extremos.

La materia oscura —el fundamento invisible de la arquitectura cósmica— constituye el 85% de toda la masa, pero se sustrae a la observación directa.

En el espacio profundo, a 95 pársecs de la Tierra, la naturaleza ensambla relojes planetarios. El modelo HD 114082 es un prototipo con apenas 15 millones de años de edad. Dos péndulos masivos — los exoplanetas b y c — ya oscilan con períodos de 225 y 314 días, pero todo el mecanismo aún está cubierto por el polvo de construcción del disco de escombros.

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.

La luz de galaxias lejanas galaxias viaja miles de millones de años hacia nosotros, pero en el camino la invisible telaraña de materia oscura la dobla y distorsiona. Este efecto, predicho por Einstein en el marco de la relatividad general, se conoce como lente gravitacional.

Imagínese: una orquesta filarmónica toca, pero el micrófono solo capta un zumbido amalgamado — tutti, donde se mezclan contrabajos, flautas y timbales. Una tarea similar han resuelto los físicos durante décadas, escudriñando campos de densidad, temperatura o inducción magnética.

Un subneptuno es un planeta cuyo tamaño se sitúa entre la Tierra y Neptuno. Estos mundos son muy abundantes en nuestra galaxia, pero su estructura sigue siendo objeto de debate. Una nueva investigación muestra que, en su juventud, estos planetas se comportan como una esponja empapada en agua.

Un mapa cosmológico se parece a una foto de las ondas en el agua: a partir de ella se deduce qué piedra se lanzó. La piedra son las propiedades del universo —cuánta materia ordinaria contiene, cuánta materia oscura, con qué rapidez se expande—. Las ondas son el patrón de galaxias que miden los telescopios.

La historia comenzó con la escasez de masa. En los años 1930, Fritz Zwicky, midiendo velocidades en cúmulos de galaxias, fue el primero en sospechar la presencia de materia invisible. Más tarde, Vera Rubin mostró que los bordes de las galaxias espirales giran demasiado rápido para la materia visible.

Los vórtices magnéticos de decenas de nanómetros son como pequeños tornados congelados en el metal. Se llaman skyrmiones y se comportan de forma sorprendentemente estable: son difíciles de destruir, pero fáciles de mover. Por eso los ingenieros los ven como las "celdas" ideales para la memoria del futuro: rápida, eficiente y resistente a fallos.

Los cúmulos de galaxias son los mayores conjuntos gravitacionales del Universo. En el resplandor de rayos X, generado por el plasma caliente, está codificada la historia de la expansión del cosmos, la materia oscura oculta y la enigmática energía oscura.

Las galaxias lenticulares son las «tranquilas» del cosmos: tienen disco, pero no brazos espirales brillantes. Durante mucho tiempo, su origen fue un misterio. Un equipo de científicos ejecutó la simulación por computadora Hydrangea y siguió el destino de cada galaxia desde su juventud hasta nuestros días. En el diagrama «masa-tamaño», estas galaxias se alinean formando una V.

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.

En los primeros instantes tras el nacimiento, el universo podría haber sido multidimensional, como una hoja de papel que de repente adquiere grosor. Ese "grosor" —las dimensiones extra— comenzó a expandirse rápidamente. A este crecimiento ultrarrápido se le llama inflación.

El Universo se comporta como una burbuja de jabón que se infla en una espuma multidimensional. El modelo de la burbuja oscura explica por qué se expande cada vez más rápido: la burbuja del espacio-tiempo crece y su membrana adquiere un grosor diminuto, de aproximadamente una micra, como el de una bacteria.

Nuestro universo se expande y su futuro, según los cosmólogos, es un espacio de de Sitter vacío y frío. Comprender su naturaleza cuántica es como intentar leer un libro mirando solo la portada.

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.

Le cuentas una historia a un amigo y su cerebro parece sintonizarse con tu onda: las mismas áreas se activan al compás de tus palabras.

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.

El universo se parece a un bosque denso: de cerca se ven árboles-galaxia individuales, agrupados en arboledas, pero desde lejos todo se funde en un verde continuo. El límite a partir del cual el cosmos se vuelve homogéneo se llama escala angular de homogeneidad: es el tamaño de la porción de cielo a partir de la cual las galaxias se distribuyen uniformemente.

En los años 1930, Fritz Zwicky fue el primero en notar que las galaxias en cúmulos se movían demasiado rápido — las sostenía algo invisible. Más tarde, Vera Rubin midió la rotación de galaxias espirales y confirmó que el cosmos está impregnado de materia oscura.

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.

El espacio-tiempo a menudo se representa como una tela lisa. Pero en el nivel más microscópico, esta tela podría no ser continua, sino estar formada por "átomos" individuales: eventos conectados por causalidad. Esta imagen del mundo se llama teoría de conjuntos causales.