Ocho misterios del universo

?Qu¨¦ buscan los astr¨®nomos cuando miran al cielo? Todo tipo de fen¨®menos y astros, por supuesto. Incluso se asoman al universo tal y como era cuando apenas hab¨ªan transcurrido unos minutos desde la gran explosi¨®n del Big Bang. Han adquirido una ingente cantidad de conocimientos de notable precisi¨®n sobre c¨®mo nacen las estrellas, c¨®mo se distribuyen las galaxias en el cosmos, de qu¨¦ est¨¢ hecho este, etc¨¦tera. Pero cuantas m¨¢s respuestas obtienen, m¨¢s inc¨®gnitas emergen y las preguntas fundamentales, los retos m¨¢s dif¨ªciles, van cambiando. Hoy a¨²n destacan ocho profundos misterios en la astronom¨ªa, seg¨²n la perspectiva de la revista cient¨ªfica Science. El m¨¢s candente, la llamada energ¨ªa oscura que est¨¢ estirando el universo m¨¢s de lo esperado, podr¨ªa ser un misterio para siempre, aventuran los expertos. Otros, como los detalles de las explosiones estelares o los mecanismos subyacentes al intenso calor de la corona solar, quiz¨¢ se descifren pronto.

? Energ¨ªa oscura. Desde que hace 13.700 millones de a?os naci¨® en una gran explosi¨®n, el universo se expande, como un globo que se hincha, y las galaxias se alejan unas de otras. As¨ª seguir¨ªa hasta que, si hubiera suficiente masa, la atracci¨®n gravitatoria har¨ªa que en alg¨²n momento empezara a replegarse y acabar¨ªa de nuevo todo comprimido. Caso de no haber suficiente masa en el cosmos, la expansi¨®n no cesar¨ªa nunca. Hace 14 a?os, unos cient¨ªficos se llevaron la gran sorpresa: la expansi¨®n del universo, en lugar de ralentizarse, se acelera. Los datos vencieron el escepticismo inicial, y hasta tal punto el descubrimiento se considera sensacional que se llev¨® el ¨²ltimo Premio Nobel de F¨ªsica. Se ha denominado la energ¨ªa oscura, pero nadie sabe qu¨¦ es lo que est¨¢ actuando para producir esa aceleraci¨®n de la expansi¨®n.

La mejor explicaci¨®n para muchos es la constante cosmol¨®-gica que propuso Einstein ¡ªaunque luego la rechazara¡ª y que ser¨ªa ¡°una propiedad del vac¨ªo que estirar¨ªa el espacio-tiempo¡±, analiza Science. Tambi¨¦n podr¨ªa ser un nuevo tipo de fuerza, algo llamado la quinta esencia del universo. ¡°Por ¨²ltimo, la energ¨ªa oscura podr¨ªa ser una ilusi¨®n, un signo de que la comprensi¨®n que los cient¨ªficos tienen encapsulada en la relatividad general no es correcta¡±, contin¨²an estos expertos.

? Materia oscura fr¨ªa o caliente. Seg¨²n los c¨¢lculos actuales, solo el 4,6% del universo es materia com¨²n, los ¨¢tomos y part¨ªculas que forman todo lo que vemos. El 72% es energ¨ªa oscura, y el 23% no est¨¢ mucho m¨¢s claro: es la denominada materia oscura. No absorbe ni emite luz en cualquier longitud de onda que se mire, pero manifiesta su presencia por su efecto gravitatorio, sobre todo, en las galaxias. Seg¨²n una teor¨ªa, la materia oscura estar¨ªa compuesta de desconocidas part¨ªculas elementales pesadas, lentas ¡ªfr¨ªas¡ª de masa entre una y mil veces la del prot¨®n. Pero las observaciones, c¨¢lculos, hip¨®tesis y simulaciones no cuadran de todo; y otra opci¨®n es que la materia oscura sea caliente, con part¨ªculas igualmente desconocidas, pero con una masa de unas pocas millon¨¦simas de las del prot¨®n. Para buscar respuestas hay varias iniciativas, como la observaci¨®n de galaxias y las estructuras que forman. Pero tambi¨¦n el gran acelerador LHC puede encontrar la clave, ya que tal vez encuentre, si existen, nuevas part¨ªculas que ser¨ªan buenas candidatas a materia oscura.

? Los ¨¢tomos perdidos. ¡°Para describir el universo uno necesita saber qu¨¦ hay en ¨¦l y d¨®nde residen sus componentes¡±, plantea Science. ¡°Pero los astr¨®nomos est¨¢n lejos de completar el inventario¡±. No solo se resiste la energ¨ªa oscura y la materia oscura. M¨¢s de la mitad de la materia bari¨®nica, los protones y neutrones de los ¨¢tomos ordinarios de las estrellas, los planetas, el gas y polvo del universo sigue pendiente de cuadrar en el balance. Los cosm¨®logos han calculado la densidad de los bariones en el universo primordial y, aunque el cosmos ha cambiado mucho desde entonces, la misma cantidad deber¨ªa estar en el presente. Pero el recuento actual no casa: las galaxias suponen el 10% de la materia bari¨®nica; otro 10% es el gas intergal¨¢ctico y un 30% m¨¢s est¨¢ en las acumulaciones de gas fr¨ªo en el espacio. Los f¨ªsicos sospechan que el 50% de materia bari¨®nica que falta est¨¢ en forma de un plasma caliente y difuso del medio intergal¨¢ctico.

? Explosiones estelares. Las estrellas nacen, viven y mueren. Y su destino depende de su masa. En su interior, un reactor de fusi¨®n la hace lucir y evita su colapso bajo el efecto de la gravedad. Pero el combustible, hidr¨®geno, se acaba. Si la estrella es, al menos, ocho veces m¨¢s masiva que el Sol, cuando se apaga el reactor se hunde; se forma en el centro una compacta estrella de neutrones y las ondas de choque generadas en el proceso hacen que salgan disparadas las capas exteriores en una explosi¨®n de supernova, que puede brillar m¨¢s que la galaxia que la aloja. Si la estrella es a¨²n m¨¢s masiva se formar¨¢ al final un agujero negro. Otra posibilidad es que dos estrellas est¨¦n orbitando una en torno a otra y una atraiga materia de la vecina hasta que colapsa y genera una brillante explosi¨®n. Pero sobre estos procesos hay muchas inc¨®gnitas: ?cu¨¢nta materia debe robar una a otra en el ¨²ltimo caso? ?Cu¨¢nto tarda el proceso? ?C¨®mo se forma un agujero negro?

? Primeras estrellas y galaxias. Tras el Big Bang, el universo empez¨® a expandirse y a enfriarse. Hace unos 400.000 a?os, los protones y electrones se hab¨ªan enfriado suficiente como para formar ¨¢tomos de hidr¨®geno neutro, y los fotones, las part¨ªculas de luz, pudieron empezar a viajar libremente. El universo se hizo transparente. Pero cientos de millones de a?os despu¨¦s, algo arranc¨® de nuevo los electrones de los ¨¢tomos y la mayor parte de la materia del universo se convirti¨® en el plasma ionizado que permanece hasta hoy. ?A qu¨¦ se debi¨®? Los telescopios son capaces de ver el universo en su infancia, cuando ten¨ªa 400.000 a?os. Pero entre esa transparencia y las galaxias formadas hubo un periodo oscuro, en el que tuvo lugar la ionizaci¨®n, inaccesible por ahora a nuestros observatorios. Fue en esa era oscura cuando se originaron las primeras estrellas y galaxias.

? Rayos c¨®smicos superenerg¨¦ticos. Los rayos c¨®smicos son part¨ªculas el¨¦ctricamente cargadas ¡ªprotones, electrones y n¨²cleos at¨®micos de hidr¨®geno o helio¡ª que bombardean constantemente la Tierra procedentes del espacio. Son de diversa energ¨ªa y se generan, por ejemplo, en el Sol o en objetos de nuestra galaxia. Pero tambi¨¦n pueden surgir en el entorno de agujeros negros o en las explosiones de rayos gamma. El origen de los m¨¢s potentes, con energ¨ªas hasta 100 millones de veces superiores a las part¨ªculas que circulan en los aceleradores de vanguardia, son un enigma.

? El extra?o sistema solar. Desde que se descubri¨® el primer planeta extrasolar, hace 17 a?os, se han detectado m¨¢s de 700. Los hay de todo tipo: grandes, peque?os, rocosos, gaseosos, fr¨ªos, incluso en ¨®rbita de dos astros. Pero la diversidad y la inc¨®gnita esta tambi¨¦n en casa: los astr¨®nomos no acaban de explicarse muchas cosas de los ocho planetas que giran alrededor del Sol. Mercurio, Venus, la Tierra y Marte son rocosos con n¨²cleos met¨¢licos, pero distintos. Basta ver la habitabilidad de la Tierra y el infierno de atm¨®sfera densa de Venus o el desierto Marte. J¨²piter Saturno, Urano y Neptuno tienen sus caracter¨ªsticas. Los cient¨ªficos tienen explicaciones para muchas diferencias, como la distancia al Sol o su formaci¨®n y primera evoluci¨®n, pero faltan importantes detalles.

? El ardiente Sol. De nuestra estrella se sabe mucho, pero no todo. La atm¨®sfera del astro, la corona, alcanza temperaturas que van desde los 500.000 grados cent¨ªgrados hasta seis millones de grados. Se comprende b¨¢sicamente c¨®mo se calienta esa corona y, sin duda, hay mucha energ¨ªa en el interior del Sol que emerge a la superficie por los campos magn¨¦ticos. Pero sobre el mecanismo de transporte de calor hacia el exterior, no hay acuerdo entre los expertos. Aunque se observa la estrella con telescopios en el espacio y en tierra, los f¨ªsicos a¨²n no pueden medir directamente muchas propiedades cruciales. Los nuevos observatorios en preparaci¨®n pueden dar respuestas.