Dante Virgilio Gomez Navarro
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¿Alguna vez has visto animales y figuras en las nubes? Probablemente la respuesta sea sí. Los científicos también han mirado el cielo por medio de telescopios y han percibido “fantasmas danzantes” y “grandes sonrisas” situadas a millones de años luz de la Tierra. El universo se asemeja a una gran telaraña: tiene regiones vacías, está unido por hilos, posee nodos pegajosos (cúmulos de galaxias) que atraen galaxias y, una vez capturadas, estas son incapaces de liberarse de esta trampa cósmica debido a la fuerza de gravedad. Dentro de estas estructuras se esconden fenómenos espectaculares. Al igual que los sentimientos profundos, el cosmos expresa siempre más de lo que aparenta.
Si bien el ser humano ha mirado el cielo con telescopios desde hace cuatro siglos, fue en las últimas cuatro décadas cuando se volvió posible detectar miles de galaxias y mostrar la conexión entre los elementos de la telaraña cósmica. Por ejemplo, en los años 80 los instrumentos apenas eran capaces de observar 18 mil galaxias, mientras que actualmente es posible localizar millones de ellas, lo que indica que algunas residen en regiones pobladas, unas pocas en regiones vacías y otras más se localizan en los hilos cósmicos. Al contar con millones de galaxias de diferentes colores, tamaños y formas, los científicos reconstruyen el mapa del universo, sugiriendo cómo la gravedad y la materia cambian su estructura con el paso del tiempo (Figura 1). Los catálogos espectroscópicos de galaxias actuales, como DESI, medirán cerca de 40 millones de galaxias, generando la telaraña cósmica más precisa hasta el día de hoy (Gomez-Navarro, 2025). Esto representa solo una pequeña muestra de los 200 mil millones de galaxias que se estiman en el universo observable, aunque podría ser menor según un estudio reciente (Lauer et al., 2021). Esto representa solo una pequeña muestra de los 2 millones de millones de galaxias que se estiman en el universo observable, según un estudio reciente (Conselice et al., 2016; Lauer et al., 2021). Esta cifra es una estimación y está limitada por los aparatos tecnológicos, así como por las nuevas preguntas y respuestas sobre el universo. Un instrumento espectroscópico como DESI divide la luz de las galaxias en diferentes colores para obtener información sobre su posición y la velocidad con la que se alejan de la Vía Láctea.
MATERIA BARIÓNICA Y MATERIA OSCURA
Las galaxias están constituidas por planetas, estrellas, nubes de gas, agujeros negros, es decir, por materia ordinaria, la cual representa apenas una quinta parte de la materia total del universo. En astrofísica, a la materia ordinaria también se le conoce como bariónica, para diferenciarla de otro tipo de materia desconocida: la materia oscura. La mayor parte de la materia bariónica se localiza fuera de las galaxias, o sea, en el espacio intergaláctico. Además, el estudio de las simulaciones Illustris muestra que cerca de la mitad de la materia ordinaria se encuentra en estado gaseoso tibio-caliente (54 %), mientras que una cuarta parte (22 %) está en forma de gas frío difuso, y el resto (18 %) en estado condensado (Haider et al., 2016).
De acuerdo con el modelo estándar de la cosmología, las galaxias residen en halos de materia oscura, cuya naturaleza es desconocida, pero cuyo efecto puede observarse de manera indirecta. Una forma de conocer dicho efecto es a través de las lentes gravitacionales. En el Mundial pasado vimos a Messi disparar el balón por encima de la barrera. Es probable que falle si hay muchos jugadores en la barrera, a diferencia de si solo hay uno o dos. Messi y otros futbolistas entrenan con diferentes tipos de barreras para evitar que estas desvíen el balón. Los astrofísicos usan un proceso similar para determinar la distribución de la materia oscura: observan la luz de muchas galaxias de fondo cuando pasa por “barreras” formadas por galaxias y sus halos de materia oscura. Estas barreras se conocen como lentes gravitacionales débiles, ya que provocan una ligera distorsión de las galaxias de fondo y son detectables usando un gran número de ellas.
FANTASMAS DANZANTES Y CÚMULOS DE GALAXIAS
Las trampas cósmicas, también conocidas técnicamente como cúmulos de galaxias, son aquellas regiones de la telaraña donde se agrupan más de 50 galaxias en un espacio relativamente pequeño. A su vez, los cúmulos se agrupan formando estructuras mayores conocidas como supercúmulos de galaxias. Los científicos utilizan la técnica de lente gravitacional débil para medir la masa de estos cúmulos, encontrando que más del 80 % de su masa corresponde a materia oscura, el 3 % a estrellas, y el 15 % a materia bariónica localizada entre las galaxias.
Además, los cúmulos se clasifican por su forma, masa, color y tamaño. El color, por ejemplo, indica la distancia aproximada en distintos momentos del tiempo. Al igual que los arqueólogos buscan un conjunto amplio de huesos para reconstruir la evolución humana, los astrofísicos detectan millones de galaxias de diferentes colores para recrear la red cósmica. Según el modelo estándar de la cosmología, las galaxias habitan en casas invisibles llamadas halos de materia oscura. Las trampas cósmicas son también un laboratorio ideal para estudiar la evolución del universo, ya que contienen casi la mitad de la materia oscura total; el resto se encuentra distribuido en los filamentos y las regiones vacías de la red cósmica. Asimismo, estas trampas cósmicas albergan la cuarta parte de la materia ordinaria total.
Los constituyentes fundamentales de los cúmulos son las galaxias. Sin embargo, cada galaxia tiene su propio mundo. Por ejemplo, contienen agujeros negros que generalmente residen en el centro, con masas de millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. La mayoría de los agujeros negros son inactivos, y solo el 1 % de ellos está activo, es decir, incorporan materia de su entorno. Este tipo de galaxias activas se conocen como cuásares. Al igual que un tornado añade fragmentos pequeños creando nubes de polvo a su alrededor, la actividad de los agujeros negros puede generar destellos en el espacio: los fantasmas danzantes (Figura 2).
Como decía Octavio Paz, un mundo nace cuando dos se besan. Y eso es lo que sucede con dos galaxias distantes, cada una con un agujero negro supermasivo, que se besan generando fenómenos espectaculares. Un equipo de científicos de la Universidad de Sídney y del Consejo de Ciencia de Australia observó que los agujeros negros expulsan nubes de electrones que son intensamente dobladas por los vientos galácticos, dando lugar a peculiares nubes de electrones danzantes (Norris et al., 2021).
La forma en que los agujeros negros atraen material de su entorno es clave para comprender la formación de galaxias. Por ejemplo, las galaxias que contienen agujeros negros masivos en su centro y que se encuentran en regiones vacías experimentan una fuerte acreción, originando siluetas similares a las que vemos en las nubes.
