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En los primeros instantes después del Big Bang, el universo experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. Pero quizás, antes de eso, se contrajo y luego rebotó. Ambos escenarios dejan una huella casi idéntica en la radiación cósmica de fondo, y los cosmólogos llevan décadas debatiendo cuál es el correcto.

La galaxia NGC 1560 es una modesta isla de estrellas y gas a diez millones de años luz de nosotros. Su curva de rotación, medida por primera vez en 1991, se ha convertido en un icono para quienes buscan una alternativa a la materia oscura.

Dos telescopios miran al mismo universo y ven velocidades diferentes. Las mediciones locales de supernovas dan 73.04 ± 1.04 km/s/Mpc, mientras que los datos de la radiación de fondo de microondas en el modelo estándar predicen 67.36 ± 0.54.

En la habitación oscura del universo temprano se encendió la primera chispa. Unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang, cuando el cosmos estaba lleno solo de hidrógeno y helio, nacieron las estrellas de población III, gigantes sin metales cuya luz rasgó por primera vez la oscuridad primordial.

En abril de 2023, los detectores LIGO, Virgo y KAGRA captaron una onda gravitacional procedente de la fusión de dos agujeros negros. Las masas, 137 y 103 masas solares, convirtieron al evento GW231123 en el más masivo jamás observado.

El universo se expande, y el ritmo de esa expansión lo marca la energía oscura, una fuerza misteriosa que acelera el alejamiento de las galaxias. En el modelo cosmológico estándar, su densidad es constante: la constante cosmológica, un metrónomo inmutable desde el nacimiento del mundo.

En los laboratorios de la Tierra, el condensado de Bose-Einstein se obtiene enfriando una nube de átomos hasta millonésimas de kelvin. Los átomos pierden su individualidad y se funden en una única onda cuántica que se comporta como un todo.

El universo tras el Big Bang era casi perfectamente homogéneo. Casi, porque las diminutas inhomogeneidades de densidad, estiradas por la inflación, se convirtieron en semillas de galaxias. Pero, ¿y si esas mismas inhomogeneidades pudieran dar origen no solo a estrellas, sino también a agujeros negros?

Un electrón sale del núcleo de tritio con una energía de 18,57 keV, dejando tras de sí un compañero invisible: el neutrino. Si ese neutrino tiene acceso a una quinta dimensión, su masa se descompone en toda una torre de estados, y cada uno de ellos arranca un pedazo del espectro.

El radiómetro ARCADE2, montado en un globo de gran altitud, detectó un exceso de emisión de radio, y el experimento terrestre EDGES, una depresión anómalamente profunda en el espectro del hidrógeno a 21 cm. Ambas señales no encajan en el modelo cosmológico estándar y apuntan a una fuente desconocida de fotones suaves.

Dos agujeros negros giran en una danza estrecha, y a su alrededor nace algo asombroso: una molécula gravitacional. Una nube de bosones ultraligeros, partículas con masa menor que un electronvoltio, envuelve al par como la nube electrónica en el ion H2+.

La comunidad cosmológica lleva ya varios años inmersa en una especie de guerra civil silenciosa. Dos bandos miden la velocidad de expansión del universo y obtienen respuestas distintas. Planck, observando la radiación cósmica de fondo, dice: 67.4 km/s/Mpc.

El telescopio ACT, en el desierto chileno de Atacama, observó el cielo de 2007 a 2022. Su objetivo era la radiación cósmica de fondo, la luz que viaja hacia nosotros desde hace 13,8 mil millones de años. Esa luz está polarizada: las ondas oscilan en planos definidos, como cuerdas tensadas en distintas direcciones.

En el fondo del criostato, bajo capas de bobinas superconductoras, yace una pila de cientos de capas semiconductoras. Cada capa tiene un grosor de varios nanómetros: arseniuro de galio, luego arseniuro de aluminio y galio. Los electrones dentro de estas capas están confinados en el plano, como hormigas sobre una hoja de papel.

Un copo de nieve, al caer de la nube, elige entre su forma izquierda y su forma derecha. La diferencia entre ambas es casi imperceptible, como un soplo de viento, pero es precisamente ese soplo el que decide qué patrón crecerá.

Hace un siglo, los observatorios magnéticos registraban solo la lenta respiración del núcleo terrestre. Hoy, sus datos se convierten en territorio de caza para la física de partículas. En el observatorio Eskdalemuir, al norte de Inglaterra, cada centésima de segundo se registran las oscilaciones del campo magnético.

El universo representa una obra de teatro, y el papel principal está reservado para la energía oscura. Durante mucho tiempo pareció que el actor era inmutable: la constante cosmológica (la energía del vacío que acelera la expansión del universo) marcaba un mismo tono.

La galaxia NGC 3627, una belleza espiral en la constelación de Leo, guarda una estela que no encaja en ningún escenario estándar. Una estrecha banda de gas frío, una estela molecular, se extiende a lo largo de más de 8 kilopársecs (miles de pársecs, cada uno de unos 3260 años luz) con un ancho de unos 200 pársecs.

Tres ramas de la física —cosmología, física de partículas y física nuclear— han trabajado durante siglos como orillas aisladas.

Astrónomos encontraron en el Universo un objeto invisible que pesa apenas un millón de soles — para el cosmos es una nimiedad, cien veces más ligero que todo lo que se había podido 'pesar' a tales distancias. El objeto no brilla, pero se delató al curvar la luz de una galaxia aún más lejana.

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más potentes del Universo: una estrella moribunda colapsa en un agujero negro, liberando chorros de energía. A menudo esto ocurre tras el estallido de una supernova.

Los astrónomos utilizan las supernovas de tipo Ia —explosiones termonucleares de enanas blancas— como «candelas estándar»: durante mucho tiempo se consideró que su luminosidad máxima era la misma en todos los rincones del universo.

El Universo temprano estaba lejos de ser perfecto: algunas regiones se estiraban más rápido que otras, creando pliegues y distorsiones. Pero el rebote cuántico —la transición de contracción a expansión, causada por las leyes del micromundo— lo corrige todo.

El universo es una autopista grandiosa por la que las galaxias-automóviles se alejan cada vez más rápido. El pedal del acelerador está a cargo de la misteriosa energía oscura.

La materia oscura es el fundamento invisible del Universo. Vera Rubin demostró su existencia por el movimiento de las estrellas, pero las partículas aún no han sido atrapadas.

El universo está lleno de masa invisible — la materia oscura — que solo se manifiesta a través de la gravedad. Una de las hipótesis sugiere que la materia oscura está compuesta por agujeros negros primordiales, objetos formados en las condiciones extremas inmediatamente posteriores al Big Bang.

El telescopio James Webb ha recopilado miles de espectros de galaxias lejanas: las huellas dactilares de su luz. Para no ahogarse en esta diversidad, los astrónomos encargaron al programa que clasificara los hallazgos.

En los primeros instantes después del Big Bang, en el universo pudieron formarse objetos muy distintos de las estrellas que conocemos: las estrellas oscuras.

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.

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

Las ráfagas rápidas de radio son brillantes destellos cósmicos que, como una señal de partida, inician una carrera de ondas de radio a través del Universo. Los astrónomos las usaron para comprobar si el fotón —la partícula de luz— tiene masa.

Justo después del Big Bang, en el plasma caliente flotaban agujeros negros primordiales — masas colosales comprimidas en un volumen atómico. Según Hawking, se evaporaban lentamente, emitiendo radiación como diminutas estufas. Pero ese calor no se disipaba sin dejar rastro: al caer en densos grumos del plasma, los empujaba a contraerse.

Los científicos han descrito un nuevo tipo de estrella invisible que se comporta como una lente que respira. Tal estrella está compuesta de partículas bosónicas ultraligeras (aún no descubiertas). Su atracción provoca una curvatura del espacio-tiempo, que es justamente la lente, la cual se expande y contrae rítmicamente, como si respirara.

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.

La materia oscura es el andamiaje invisible del cosmos, cuya existencia fue revelada por los remolinos de galaxias ya por Fritz Zwicky y Vera Rubin. De qué está hecha ha sido un misterio durante medio siglo. Una nueva hipótesis dibuja un panorama inusual.

En la década de 1930, Fritz Zwicky, al observar el cúmulo de Coma, notó velocidades anómalamente altas en las galaxias: su movimiento indicaba la presencia de una enorme masa oculta que mantenía unido gravitacionalmente al sistema.

El Universo existe en un estado de vacío falso, como agua contenida tras una presa. Detrás se esconde el vacío verdadero, un abismo con leyes diferentes. Normalmente, el agua solo puede filtrarse en un fino hilo a través de poros (efecto cuántico), pero casi no cambia el nivel.

En el mundo que conocemos hay tres dimensiones espaciales. Sin embargo, la física teórica admite la existencia de direcciones adicionales, ocultas a la observación directa, compactificadas, es decir, enrolladas hasta tamaños microscópicos.

Los datos del cartografiado de galaxias DESI sugieren que la energía oscura en el pasado era más potente que hoy. Este comportamiento «fantasma» amenaza al Universo con un Big Rip: un final en el que incluso los átomos se desintegrarían. Pero el modelo KMIX lo explica como una ilusión.

Las supernovas de tipo Ia son como bombillas de la misma potencia: cuanto más tenue es la luz, más lejana está la fuente. Estas supernovas sirven para medir distancias a galaxias lejanas. Pero el polvo cósmico, como un vidrio sucio, atenúa y tiñe la luz, dificultando los cálculos precisos.