El universo, un desafío para la mente humana

Cierto es que en la física se han encontrado resultados que apuntan en la dirección de que acaso se haya entrado en un período revolucionario, de cambio de paradigma. Son resultados que han aparecido en el estudio del Universo, sobre la energía y la materia oscuras que ocupan en torno al 96 por ciento de su contenido: 70 por ciento para la energía oscura, responsable de que el Universo se esté acelerando, y un 26 por ciento para la materia oscura, tal vez constituida por partículas que interaccionan tan débilmente con la materia ordinaria que no permite identificarla, sino únicamente detectarla por sus efectos gravitacionales.

A finales de junio se ha anunciado un resultado que añade un elemento inesperado, que muestra la descomunal, casi inimaginable, escala de los fenómenos y objetos que existen en el Universo. Supone un nuevo paso en un campo que comenzó en 2015, cuando se consiguió detectar la radiación gravitacional, cuya existencia preveía la teoría de la relatividad general formulada por Albert Einstein en 1915. La observación de esta radiación se produjo utilizando al unísono los dos Observatorios LIGO, separados por una distancia de 3.000 kilómetros. Cada observatorio tiene un sistema de interferencia láser con dos “brazos” perpendiculares entre sí que permiten un recorrido óptico de ocho kilómetros de longitud.

Llegará un día en el que se instalará un radiotelescopio en la cara oculta de la Luna, en uno de sus cráteres

El mecanismo de la detección está basado en el hecho de que, al desplazarse, las ondas gravitacionales deforman el espacio, cambiando por tanto la longitud de los diferentes caminos recorridos en los brazos de LIGO que atraviesan y ocasionando una pequeñísima diferencia (diez milisegundos) en la recepción de la onda en cada observatorio. Las ondas gravitacionales que se detectaron entonces fueron identificadas como producidas por la fusión de dos agujeros negros con masas 36 y 29 veces la del Sol.

El resultado del pasado mes de junio se ha obtenido introduciendo una variante muy importante con respecto al procedimiento que se siguió en LIGO. En lugar de utilizar dos “brazos” instalados en la superficie terrestre, lo que se ha empleado son púlsares, estrellas de neutrones, descubiertas en 1967 por Jocelyn Bell, que giran a velocidades extremadamente elevadas y que emiten ondas radio desde sus polos magnéticos.

Esos pulsos, que según el púlsar en cuestión oscilan de entre los milisegundos a varios cientos por segundo, se producen en intervalos regulares, que se detectan en la Tierra en radiotelescopios. Minúsculos cambios en la regularidad de esos pulsos pueden significar que el espacio, la distancia entre la estrella de neutrones y la Tierra, se ha visto alterada, modificada por el paso de una onda gravitacional. El mismo efecto que se utiliza en LIGO pero a una escala cósmica mucho más grande.

Ahora bien, la medida del tiempo en un solo púlsar no sería lo suficientemente fiable como para concluir que se ha detectado el paso de ondas gravitacionales. Se necesitaban medidas de docenas de púlsares y con tal fin se estableció una colaboración entre tres grupos que llevaban décadas estudiando púlsares: el NANOGrav estadounidense, el European Pulsar Timing Array y el Parker Pulsar Timing Array de Australia.

Un cuarto grupo, de China, el Chinese Pulsar Timing Array, ha anunciado recientemente que, con datos obtenidos únicamente durante tres años y utilizando su excepcionalmente sensible radiotelescopio de 500 metros de diámetro, que comenzó a operar en 2016 en la región de Guizhou, una zona montañosa en el suroeste de China, ha detectado igualmente señales de ondas gravitacionales. Otra nueva demostración de los avances que este país está llevando a cabo en ciencia y tecnología.

Integrando las medidas obtenidas en estos observatorios, se ha llegado a la conclusión de que las ondas gravitacionales detectadas –de longitudes de onda miles de veces superiores a las encontradas hasta ahora, que tenían unas decenas de cientos de kilómetros– muy probablemente proceden de miles de pares de agujeros negros mucho más grandes que los detectados en LIGO anteriormente, con masas millones o acaso miles de millones de veces la de nuestro Sol.

Parejas de agujeros negros orbitando lentamente entre sí en los corazones de galaxias alejadas de nuestra Vía Láctea. Aunque también podría ser que se tratase de la radiación, de las ondas gravitacionales producidas durante el propio Big Bang. Si fuera esto, nos encontraríamos con otra evidencia de ese momento singular en la historia del Universo, evidencia que acompañaría a la hasta ahora única prueba, la de la radiación de fondo –un eco fósil del aquel Gran Estallido–, detectada en 1965 por Robert Wilson y Arno Penzias. Lo que es seguro es que, si se confirman estas observaciones, nos encontraríamos con una nueva manifestación de que el Universo alberga fenómenos, o cuerpos, cuya magnitud desafía la mente humana. Si se trata de megaagujeros negros, ¿cómo se han producido?

[¿Dónde está la respuesta a la materia oscura?]

El Universo continúa siendo una fuente de sorpresas. El Telescopio Espacial James Webb ha detectado mucha más luz de la esperada en el Universo temprano, en el que se formaron las primeras estrellas, la única fase de la historia del Universo a la que por el momento resulta posible acceder con los instrumentos actuales de que disponemos, instrumentos que van siendo mejorados.

Así, la Agencia Espacial Europea acaba de lanzar un nuevo telescopio espacial, Euclid, destinado a estudiar el “Universo oscuro”, esto es, la energía y materia oscuras y su influencia en la expansión del Universo. Tras un viaje de un mes, se instalará en el denominado “segundo punto de Lagrange”, a un millón y medio de kilómetros de la Tierra, punto en el que se equilibran las atracciones gravitacionales del Sol y de nuestro planeta.

Y llegará un día, espero, en el que se instalará un radiotelescopio en la cara oculta de la Luna, en el fondo de uno de sus cráteres, aprovechando así la ausencia de interferencias procedentes de la Tierra y de la luz del Sol, para así estudiar la “época oscura” de la historia del Universo, cuando aún no se habían formado galaxias y solamente existían nubes de hidrógeno. ¡Quién lo pudiera ver!