Curiosidades

La relatividad prohíbe que un objeto se mueva por el espacio más rápido que la luz. No dice nada, en cambio, sobre la velocidad a la que el propio espacio puede estirarse entre dos puntos alejados. Las galaxias muy lejanas no atraviesan el espacio a esas velocidades: es la distancia que nos separa la que crece, y crece más cuanto más lejos está.

Y sí, podemos verlas. Puede parecer imposible, pero la luz que emitieron avanza hacia nosotros mientras el ritmo de expansión va cambiando, y a la larga consigue llegar. Ya en 2004 se habían observado cientos de galaxias por encima de ese umbral, y los grandes cartografiados posteriores han multiplicado esa cifra. La conclusión es tan sencilla como incómoda para la intuición: la mayor parte del universo que observamos se aleja de nosotros a velocidad superlumínica.

Como la expansión se acelera, existe una frontera parecida a la de un agujero negro pero invertida. Seguiremos viendo esas galaxias indefinidamente, cada vez más rojas y más apagadas, porque su luz antigua sigue en camino. Pero de lo que les ocurra a partir de hoy no sabremos nunca nada: esa señal ya no puede alcanzarnos.

Dicho de otro modo, si en este instante alguien enviara un mensaje desde una de ellas, ese mensaje viajaría eternamente sin llegar. Es un límite de conocimiento, no de existencia. Y a muy largo plazo se irá cerrando: dentro de decenas de miles de millones de años, un observador en la Vía Láctea solo tendrá a la vista las galaxias del Grupo Local, ya fusionadas, y un cielo vacío alrededor.

La primera cifra procede de Planck: se mide el universo joven y se extrapola con el modelo estándar hasta hoy. La segunda se obtiene directamente en el universo cercano, escalón a escalón, usando estrellas variables cefeidas para calibrar la distancia de supernovas de tipo Ia. Ambos métodos son buenísimos, y sus barras de error ya no se solapan: la discrepancia supera los cinco sigma.

Un megapársec son 3,26 millones de años luz, así que la diferencia entre 67,4 y 73,0 kilómetros por segundo puede parecer poca cosa. No lo es. O hay un error sistemático que a nadie se le ha ocurrido todavía, o falta física en el modelo estándar. Es, hoy por hoy, el problema abierto más interesante de la cosmología, y no conviene fingir que está resuelto.

Querían medir cuánto había desacelerado la gravedad la expansión. Para eso usaron supernovas de tipo Ia, explosiones estelares con un brillo intrínseco muy uniforme que funcionan como faros de potencia conocida. Al compararlas a distintas distancias aparecieron más débiles de lo previsto, es decir, más lejos de lo que deberían estar. La expansión llevaba miles de millones de años acelerándose.

Ninguno de los dos grupos se creyó el resultado al principio, y precisamente por eso el hallazgo es sólido: dos equipos independientes, con datos y métodos distintos, llegaron a la misma conclusión incómoda. Al agente responsable de esa aceleración lo llamamos energía oscura, un nombre que describe el efecto y no la causa, porque la causa sigue sin conocerse. Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess recibieron el Nobel de Física en 2011.

Es una de esas predicciones que casi nadie cuenta y que sostiene todo el edificio. Si el universo se expande y la radiación se enfría con él, su temperatura tuvo que ser proporcionalmente mayor cuanto más atrás miremos. No basta con creerlo: hay que medirlo en otro momento cósmico.

El truco consiste en usar nubes de gas muy lejanas como termómetros. Los niveles de rotación de las moléculas de monóxido de carbono se pueblan según la temperatura de la radiación que las baña, y se leen en el espectro de un cuásar situado detrás. Con esa técnica se ha medido el fondo cósmico hasta desplazamientos al rojo cercanos a 3, cuando estaba a unos 10 kelvin en lugar de 2,7, y el resultado coincide con la predicción con una desviación compatible con cero.

Los neutrinos interactúan tan poco con la materia que se desacoplaron del resto del universo cuando este tenía apenas un segundo de vida, mucho antes de que la luz pudiera viajar libre. Si pudiéramos verlos, tendríamos una foto del universo casi 380 000 años más temprana que el fondo de microondas.

El problema es justamente esa indiferencia: un neutrino de esa energía atraviesa años luz de plomo sin inmutarse, y hoy no existe ninguna técnica capaz de capturarlos uno a uno. Sabemos que están ahí porque su energía influyó en el ritmo de expansión del universo primitivo, y ese efecto se ve tanto en la abundancia de helio primordial como en las manchas del fondo de microondas. Las medidas coinciden con la predicción de tres familias de neutrinos.

Antes de la recombinación, materia y radiación formaban un fluido único. La gravedad comprimía las zonas más densas y la presión de la radiación las empujaba hacia fuera: exactamente el mecanismo de una onda sonora, propagándose a más de la mitad de la velocidad de la luz. Cuando el universo se volvió transparente, la presión desapareció de golpe y esas ondas se detuvieron donde estaban.

La distancia que habían recorrido, unos 147 megapársecs —cerca de 480 millones de años luz—, quedó impresa como una escala preferente en la distribución de la materia. Se llama oscilación acústica de bariones, y hoy se detecta contando parejas de galaxias en cartografiados como el SDSS o el DESI. Al ser una longitud conocida, funciona como una regla patrón para medir la geometría y la expansión del universo. El eco de un sonido de hace 13 800 millones de años, escrito en el mapa del cielo.

La hipótesis, formulada en los años ochenta, propone que en una fracción inimaginablemente pequeña del primer segundo el universo se expandió de forma descomunal. Eso resolvería de un plumazo dos rompecabezas: por qué regiones opuestas del cielo, que nunca han estado en contacto, tienen la misma temperatura, y por qué la geometría del espacio es plana con una precisión del 0,2 %.

Pero una idea elegante no es una idea demostrada. La inflación debería haber generado ondas gravitatorias primordiales, capaces de dejar un patrón característico en la polarización del fondo de microondas. Los experimentos BICEP y Keck, en el Polo Sur, llevan años buscándolo sin encontrarlo, y solo han conseguido acotar su amplitud por debajo de 0,036. Hubo una falsa alarma sonada en 2014: la señal anunciada resultó ser polvo de nuestra propia galaxia. Así funciona esto, y así debe contarse.

La luz del Sol contiene, mezclados, todos los colores del arco iris; sumados dan blanco. Cuando esa luz atraviesa el aire, las moléculas dispersan mucho más las longitudes de onda cortas —el azul y el violeta— que las largas. El azul se reparte por toda la bóveda (de ahí el color del cielo) y al disco solar le queda un tono cálido, más acusado cuanto más bajo está sobre el horizonte y más aire tiene que atravesar.

La etiqueta de «enana amarilla» es una herencia histórica de la clasificación espectral: el Sol es de tipo G2V y su temperatura superficial nominal, fijada por la Resolución B3 de la UAI (2015), es de 5 772 K. A esa temperatura el máximo de emisión cae hacia los 500 nanómetros, en pleno verde, pero como el Sol emite con fuerza en todo el visible, el ojo integra la mezcla y la ve blanca. Las fotografías tomadas desde el espacio, sin atmósfera de por medio, lo confirman.

Un año luz es una distancia, no un tiempo: lo que recorre la luz en un año, unos 9,461 billones de kilómetros. Próxima Centauri queda a poco más de cuatro de esos años luz, según el ESO, y sigue siendo un abismo: a las velocidades que alcanzan nuestras sondas, ese viaje duraría milenios.

Próxima es una enana roja fría y pequeña, tan poco luminosa que hace falta un telescopio para verla, pese a ser nuestra vecina. Forma parte del sistema de Alfa Centauri, cuyo par brillante AB sí se ve a simple vista, pero solo desde latitudes bastante más al sur que la de Torrejón de Ardoz. En 2016 el ESO anunció alrededor de Próxima un planeta de masa comparable a la terrestre en la zona donde el agua líquida sería posible, lo que no significa que sea habitable.

La NASA cifra en torno al 75 % la proporción de enanas rojas (tipo M) en nuestra galaxia. Son las estrellas más pequeñas y frías de la secuencia principal, y precisamente por eso ninguna alcanza el brillo necesario para verse sin instrumentos, ni siquiera las más próximas. Las estrellas que reconocemos a simple vista son la excepción del catálogo: gigantes, supergigantes y estrellas calientes que compensan su rareza con una luminosidad enorme.

Su otra rareza es la longevidad. Queman su reserva de hidrógeno de forma tan pausada y uniforme que pueden seguir brillando durante billones de años: mucho más que los 13 800 millones de años que tiene el universo según Planck 2018. Dicho de otro modo, ninguna enana roja nacida hasta hoy ha tenido tiempo de morir.

La idea de que las estrellas dobles son la norma nace de estudiar estrellas parecidas al Sol, entre las que la multiplicidad ronda efectivamente la mitad. Pero las estrellas de tipo solar son una minoría. Al pesar la población real de la galaxia, dominada por enanas rojas, el resultado se invierte.

Charles Lada lo formuló en 2006 en The Astrophysical Journal: como la función inicial de masas alcanza su máximo entre 0,1 y 0,5 masas solares, y la frecuencia de compañeras entre las enanas M es de apenas un 30 %, alrededor de dos tercios de los sistemas de la secuencia principal del disco galáctico son estrellas solitarias. El dato no niega que las binarias sean abundantes e importantes: solo las coloca en su sitio.