El tr¨ªo ganador de telescopios espaciales: la V¨ªa L¨¢ctea para ¡®Gaia¡¯, las galaxias para ¡®James Webb¡¯ y el cosmos para ¡®Euclid¡¯

Empezamos fuerte hoy. Los grandes pilares de la f¨ªsica funcionan muy bien en nuestro entorno cotidiano y dan, a nuestras sociedades tecnol¨®gicas, aplicaciones que han transformado nuestro modo de vida como las terapias de c¨¢ncer, la web, el tel¨¦fono m¨®vil, los microprocesadores o el GPS. Sin embargo, esos mismos pilares tienen serios problemas a grandes escalas, las de la cosmolog¨ªa. Por eso lanzamos al espacio telescopios como Euclid, para tratar de entender qu¨¦ est¨¢ pasando en el universo.

Veamos primero cu¨¢l es el problema. Solo hay que dar un par de n¨²meros para ser conscientes del tama?o de nuestra ignorancia. Los ¨¢tomos ordinarios, esos de los que estamos hechos usted, yo y el gato del vecino, constituyen solo una peque?a fracci¨®n de la densidad de energ¨ªa del universo, un 4.9%. El resto, un 95.1%, es oscuro y lo es en forma de dos componentes, materia y energ¨ªa de los que desconocemos su naturaleza. Ambos componentes han contribuido a construir el cosmos: la materia oscura a?adiendo gravedad a las galaxias y sus c¨²mulos y la energ¨ªa oscura a escalas m¨¢s grandes ha aportado aceleraci¨®n a la expansi¨®n del universo.

Como no sabemos lo que son, no nos vamos a detener a explicarlas; basta con decir que nuestra existencia est¨¢ ¨ªntimamente ligada a ambas, pues sin ellas no se hubiese reunido suficiente material (de ese 5% que sabemos explicar bien) para que se formaran planetas, galaxias, ranas y monta?as. Entender estos componentes fundamentales del universo es un paso m¨¢s hacia la comprensi¨®n de nuestro origen. Por eso, no es de extra?ar que se hayan puesto de acuerdo m¨¢s de 2.500 cient¨ªficos e ingenieras de 15 pa¨ªses para que, bajo el tim¨®n de la Agencia Espacial Europea y tras m¨¢s de diez a?os de desarrollo, Euclid por fin est¨¦ en camino del segundo punto de Lagrange (L2) del sistema Sol-Tierra.

La misi¨®n ha costado 1.400 millones de euros (?Parece mucho? Es menos de la mitad de la recaudaci¨®n de la pel¨ªcula Avatar) y tiene una importante contribuci¨®n espa?ola: una crucial parte cient¨ªfica, liderada desde el Instituto de Estudios espaciales de Catalu?a y el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias, y con operaciones cient¨ªficas que se llevar¨¢n a cabo desde el European Space Astronomy Centre (ESAC, en Madrid) y la antena de Cebreros en ?vila recibir¨¢ los datos que recoja el telescopio.

Para hacer su trabajo cosmol¨®gico y ayudar a descifrar los grandes misterios de la f¨ªsica actual, Euclid va a medir lentes gravitatorias d¨¦biles y oscilaciones ac¨²sticas bari¨®nicas (conocidas como BAO por sus siglas en ingl¨¦s). Como las lentes son relativamente sencillas de explicar, abordamos las BAO, que son un poco m¨¢s complejas y casi nadie se atreve con ellas en los medios de comunicaci¨®n.

Las BAO cosmol¨®gicas (aunque compartan nombre y, pudi¨¦ramos decir que forma, con los bollitos de pan chino con los que obviamente no tienen nada que ver) son reliquias congeladas del universo anterior al desacoplamiento. Esto es hace mucho, mucho tiempo: a la temprana edad de 380.000 a?os, cuando el cosmos form¨® los primeros ¨¢tomos neutros que permitieron que la materia se enfriara de manera eficiente, provocando la entrada en el dominio de la gravedad.

Antes de ese momento, la materia del universo estaba en forma de plasma, uniformemente distribuida, hasta que la gravedad (que todo lo junta) comenz¨® a alterar esta distribuci¨®n para formar galaxias. La materia, cuando tratas de juntarla, se calienta y ejerce un efecto opuesto a la gravedad, expandiendo estas regiones que, a medida que se expanden, se enfr¨ªan hasta que de nuevo la gravedad puede ser la fuerza dominante. Este efecto opuesto entre gravedad y presi¨®n gener¨® una oscilaci¨®n, equivalente a ondas de sonido, que se dispers¨® hacia fuera en forma de burbujas. Podr¨ªamos visualizarlas de manera intuitiva, aunque no son lo mismo, como las ondas que se propagan cuando tiramos una piedra en un lago tranquilo.

Las burbujas de materia del universo

En las burbujas de materia creadas por las ondas ac¨²sticas se comenzaron a formar las grandes estructuras. Esas huellas son visibles a d¨ªa de hoy: tienen un tama?o de 490 millones de a?os luz y el trabajo de Euclid es detectarlas a lo largo de un gran volumen del universo. Para entenderlo de manera m¨¢s sencilla, si elegimos una galaxia cualquiera en el universo, es m¨¢s probable encontrar una segunda galaxia a una distancia de 490 millones de a?os luz que encontrar una segunda galaxia a 400 o a 600 millones de a?os luz.

Las BAO son las reglas est¨¢ndar elegidas por la cosmolog¨ªa del siglo XXI, ya que proporcionan estimaciones de distancia que, por primera vez, est¨¢n firmemente arraigadas en una f¨ªsica lineal bien entendida. La explicaci¨®n m¨¢s profunda de esto la dejamos para otro d¨ªa, de momento basta con mencionar que, como son reglas est¨¢ndar, podemos medir muy bien la expansi¨®n del universo con ellas.

De momento que sepamos que Euclid est¨¢ camino de L2 donde se encontrar¨¢ con los telescopios espaciales James Webb y Gaia. Mientras que el James Webb es m¨¢s grande y puede observar muy atr¨¢s en el tiempo y hacer zoom en los detalles, Euclid puede ir r¨¢pido en un gran campo de visi¨®n. En una sola observaci¨®n y de un plumazo, Euclid puede registrar los datos de una zona del cielo m¨¢s de cien veces mayor que la representada por la c¨¢mara NIRCam del James Webb. La estrategia de cobertura del cielo se basa en la necesidad de cubrir m¨¢s del 35 por ciento de la esfera celeste durante los 6 a?os de vida de la misi¨®n del nuevo telescopio espacial de la ESA. Adem¨¢s, en el camino no solo aprenderemos de galaxias, materia y energ¨ªa oscura, sino que veremos las estrellas de las galaxias m¨¢s cercanas (incluida la nuestra) y muchas cosas m¨¢s, complementando la ciencia que est¨¢ haciendo el observatorio espacial Gaia. Pero, sobre todo, encontraremos cosas que todav¨ªa ni siquiera hemos imaginado.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, y Eva Villaver, profesora de investigaci¨®n en el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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