Cuando la oscuridad esconde lo invisible

Halloween es la época del año en la que nos gusta apagar las luces, encender una vela y contar historias de entes que se esconden en la oscuridad. Pero hay un escenario donde la oscuridad no es una elección: el Universo. Este, en su mayor parte, está hecho de algo que no podemos ver. Materia y energía oscuras: dos componentes invisibles que dominan el cosmos y que, a pesar de su nombre, nada tienen que ver con fantasmas… salvo por el hecho de que nadie ha logrado atraparlas.

Durante buena parte del siglo XX, los astrónomos creían entender el equilibrio del cosmos. Las galaxias parecían obedecer las leyes de la gravedad conocidas hasta que Vera Rubin en los años setenta las miró más de cerca. Las estrellas en los bordes de las galaxias giraban tan rápido que deberían haberse dispersado siguiendo la física clásica. Por tanto, debía existir un elemento invisible que las mantenía unidas: una masa extra, que no emite ni refleja luz y que realiza una función de pegamento cósmico. De ahí surgió la idea de la materia oscura.

Décadas después, el misterio ganó intensidad cuando los astrónomos, observando supernovas lejanas, descubrieron que el Universo no solo se expande, sino que acelera su expansión. Era como si una fuerza desconocida empujara el espacio hacia afuera. La llamaron energía oscura.

¿Cómo estudiar algo que no se ve? Aquí entran las supernovas. La explosión de una estrella libera una cantidad de luz tan inmensa que puede detectarse a miles de millones de años-luz. Las supernovas tipo Ia (“uno a”), en particular, suelen brillar con una intensidad muy similar, lo que permite usarlas como “candelas estándar”: midiendo cuán brillantes parecen desde la Tierra, podemos calcular su distancia a la misma.

En un artículo anterior, hablábamos del telescopio espacial Nancy Grace Roman, el próximo gran ojo de la NASA para observar el Universo en el espectro infrarrojo. Su misión principal es poder desvelar los secretos de la oscuridad cósmica con ayuda de protagonistas como las supernovas, convertidas en linternas para estudiar el universo invisible.

Aun teniendo tantas piezas del puzle, no logramos resolver el misterio del Universo. Las mediciones del ritmo de expansión, la llamada constante de Hubble, no coinciden con algunas otras mediciones. Las medidas a través de las supernovas y las estrellas variables (Cefeidas) dan un valor y el fondo cósmico de microondas, el eco del Big Bang, ofrece otro. Esta “tensión de Hubble” aún mantiene en vilo a los cosmólogos. ¿Faltan piezas en el rompecabezas? ¿Estamos midiendo distancias con “linternas” no tan uniformes como creemos? 

Todo aquello que vemos en el cosmos, como los planetas, las estrellas y nosotros, apenas representa un 5% del mismo. El 95% restante lo representan la materia y la energía oscuras, siendo la primera una red invisible que mantiene unidas a las galaxias y, la segunda, una fuerza que las separa cada vez más rápido. Podemos decir, por tanto, que el cosmos tiene predilección por el misterio y lo oculto. Como en las festividades de Halloween, la mayoría de las historias ocurren envueltas en la oscuridad y solo de vez en cuando son reveladas cuando la luz de una supernova irrumpe en la escena.

Debemos, por tanto, perder el miedo a la oscuridad y entenderla como algo por descubrir y aprender. La oscuridad que mencionamos no implica un vacío sino un territorio esperando ser explorado. Las supernovas nos ayudan en esta exploración con su breve brillo, actuando como faros para medir distancias inimaginables y detectar el pulso de la expansión cósmica.

Los nuevos observatorios que entrarán en funcionamiento, entre ellos el Nancy Grace Roman y el Vera Rubin Observatory, tendrán la capacidad de descubrir miles de supernovas cada noche y, con ellas, trazar el mayor “mapa de lo invisible” que se haya logrado hasta ahora. Un mapa que podrán usar los científicos y las científicas impulsados por la misma curiosidad para descubrir los secretos del cosmos que tenían Tycho Brahe y Kepler, aquellos primeros testigos de “estrellas nuevas” que desafiaban la idea de un cielo inmutable.

Biografía

Nancy Elías de la Rosa es originaria de Güímar, Tenerife. Licenciada en Física por la Universidad de La Laguna, se doctoró en Astrofísica con una tesis cotutelada por la Universidad de La Laguna y la Universidad de Padua, Italia. Su carrera científica prosiguió con estancias en Alemania, Estados Unidos y Barcelona, siempre estudiando explosiones estelares de varios tipos. Ahora trabaja en el INAF-Observatorio Astronómico de Padua (Italia) y es científica visitante en el Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona.

***Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez