DESENTRAÑANDO LA RED CÓSMICA: Revelando un mundo oculto

Existe un patrón en la naturaleza. De hecho, es el patrón más grande que existe. Es tan vasto que abarca el universo, llenando su volumen observable. Este patrón está formado por unidades individuales, del mismo modo que tu cuerpo está compuesto de células; si cada una de tus células fuera una galaxia con cientos de miles de millones de soles. Este patrón es la red cósmica, y en ella se guardan los secretos del destino de todo el universo. La red se encuentra atrapada entre dos fuerzas opuestas, que resultan ser los dos grandes misterios cosmológicos de nuestro tiempo: la materia oscura y la energía oscura. La atracción invisible de la materia oscura ayudó a ensamblar la red cósmica. La energía oscura amenaza con destruirla. Tras casi un siglo de esfuerzo, apenas se ha cartografiado y estudiado menos del uno por ciento de todas las galaxias del universo observable, que abarca un diámetro de más de 90 mil millones de años luz. Pero incluso con este escaso esfuerzo, hemos delineado los componentes fundamentales de la red cósmica. Existen los cúmulos compactos y densos, conocidos como cúmulos de galaxias, donde miles de galaxias se agrupan en regiones relativamente compactas de unos pocos millones de años luz. También hay largos y delgados filamentos que se extienden por millones de años luz y conectan esos cúmulos. Y luego están las gigantescas paredes bidimensionales, como láminas de galaxias que se extienden en la red cósmica. Finalmente, están los vacíos, vastas regiones de casi nada, los grandes desiertos cósmicos que conforman la mayor parte del volumen del universo. Numerosos estudios han revelado, e incluso nombrado, partes de la red cósmica cercana. La Vía Láctea, nuestra vecina más cercana, la galaxia de Andrómeda (M31), y la galaxia del Triángulo (M33) conforman los principales miembros del Grupo Local, un cúmulo de galaxias unidas por la gravedad mutua. El cúmulo estelar más cercano es Virgo, que contiene aproximadamente 2000 galaxias y se encuentra a unos 65 millones de años luz de distancia. Junto con todos los demás miembros del Grupo Local, nos dirigimos hacia el cúmulo de Virgo, atraídos por su enorme gravedad, que supera la de mil billones de soles. Entre todas estas grandiosas estructuras se encuentran los vacíos cercanos. Uno de ellos, el Vacío de Boötes, mide 300 millones de años luz de diámetro. Contiene algunas galaxias tenues y débiles, como un oasis que surge incluso en los desiertos más profundos, pero por lo demás está casi completamente vacío de materia. Pero la red cósmica, con toda su complejidad, no siempre ha existido. Tardó miles de millones de años en evolucionar, y es en esa evolución donde encontramos las claves del destino del universo. En el universo primitivo, la materia era mucho más uniforme. No existían grandes variaciones de densidad entre distintos lugares. Sin embargo, había pequeñas diferencias, que se formaron en los primeros instantes del Big Bang, y que sirvieron como semillas de lo que estaba por venir. Con el paso del tiempo, la gravedad hizo su trabajo, atrayendo cada vez más material hacia esas pequeñas semillas. A medida que crecían, se volvieron más voraces, extendiéndose aún más para atraer más materia. Cabe precisar que las propiedades, estructura y evolución de la red cósmica están íntimamente ligadas a las leyes y parámetros fundamentales que rigen el universo. Si el cosmos siguiera reglas diferentes o estuviera compuesto de otro tipo de material, la red cósmica actual sería completamente distinta. Hoy sabemos que la gran mayoría del universo, alrededor del 95%, es de una forma desconocida para la física moderna. Toda la materia y la luz ordinarias que conocemos constituyen solo una pequeña porción del cosmos. La siguiente mayor parte, que comprende alrededor del 25% de toda la materia del universo, es la materia oscura, una forma de materia invisible que no emite luz. El resto es energía oscura, la fuerza desconocida que parece estar acelerando la expansión del universo. La materia ordinaria, la materia oscura y la energía oscura participan en la formación de la red cósmica. De hecho, incluso con nuestros estudios galácticos más exhaustivos, solo podemos observar una pequeña parte de la verdadera red cósmica. Esto se debe a que la mayor parte de la red está compuesta de materia oscura. Al igual que los faros que brillan en una costa lejana, las galaxias actúan como indicadores de dónde se encuentran realmente las concentraciones de materia. La materia oscura constituye la estructura básica de la red cósmica y, gracias a su influencia gravitacional, permite la formación de galaxias en sus regiones más densas. Por otro lado, la energía oscura está desgarrando el cosmos. Esta misteriosa expansión acelerada se hizo sentir por primera vez hace unos 5 mil millones de años. Es débil, apenas un leve impulso a la expansión natural del universo. Pero es implacable y no muestra señales de detenerse pronto. Este efecto supera la atracción gravitatoria a gran escala. Nuestro Grupo Local permanecerá intacto, con sus enlaces gravitatorios lo suficientemente fuertes como para resistir una expansión acelerada. Pero jamás alcanzaremos el Cúmulo de Virgo. En algún momento, probablemente dentro de miles de millones de años, nuestra vertiginosa carrera hacia ese cúmulo se ralentizará, se detendrá y dará marcha atrás, permaneciendo para siempre tentadoramente fuera de nuestro alcance. Por eso, la red cósmica es tan crucial para comprender la composición del universo: la disposición actual de las galaxias se sitúa en el punto de transición entre la formación de materia oscura y los efectos destructivos de la energía oscura. Cuanto más aprendamos sobre la red cósmica, más podremos descubrir el lado oscuro y oculto del universo. Solo existe un cosmos, y apenas vislumbramos una pequeña parte de la red cósmica. Pero sabemos de qué está hecho: materia oscura, energía oscura y una pizca de materia ordinaria. Sabemos que las leyes físicas -tanto conocidas como desconocidas - rigen la evolución del universo. No es posible recrearlo físicamente, pero podemos simularlo. Hay que tomar sus componentes, someterlos a leyes físicas y seguir su evolución mediante simulaciones informáticas que resuelven las complejas ecuaciones interconectadas que lo unen todo. La red cósmica podría tener la respuesta. Pero para encontrarla, los cosmólogos deben recurrir a simulaciones informáticas masivas. Así sabemos, por ejemplo, que la red cósmica está compuesta en gran parte de materia oscura. En universos simulados que contienen solo materia ordinaria, no hay suficiente atracción gravitatoria para formar grandes estructuras, ni siquiera galaxias, en los 13.800 millones de años de historia cósmica. Solo añadiendo materia oscura - y su influencia gravitatoria invisible - podemos obtener una red cósmica que coincida con las propiedades estadísticas de las galaxias observadas en los estudios. Aquí es donde las simulaciones se vuelven indispensables. Si bien podemos ver las galaxias, somos prácticamente ciegos a la estructura de materia oscura que determina el crecimiento de la red cósmica, asombrosamente compleja y rebosante de información. Pero las galaxias que la componen no se forman únicamente por la materia oscura y la energía oscura. La formación estelar, los agujeros negros, las fusiones y la absorción de galaxias más pequeñas: todos estos procesos también dejan su huella en la red cósmica. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, debe sus propiedades - cientos de miles de millones de estrellas y un diámetro de 100 000 años luz, ubicada junto a Andrómeda en el Grupo Local, en constante movimiento hacia el Cúmulo de Virgo - a la combinación de todos estos factores. Para los cosmólogos, separar la señal de materia oscura y energía oscura de otros factores contaminantes sigue siendo una tarea difícil, incluso luego de un siglo de investigación. Por ello, los investigadores tradicionalmente han recurrido a estadísticas descriptivas sencillas para orientarse, como la distancia media entre galaxias. Las investigaciones modernas y futuras buscan extraer aún más información de la red cósmica. Además de las campañas terrestres actuales, como DESI, tanto la NASA como la ESA han desarrollado observatorios cosmológicos espaciales. El proyecto europeo, liderado por Euclid, es un telescopio espacial lanzado en el 2023 hacia el punto L2 del sistema solar, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Por cierto, el proyecto estadounidense, el telescopio Nancy Grace Roman de la NASA, está casi terminado y su lanzamiento está previsto para este otoño. Como complemento a todo esto, se encuentra el Observatorio Vera C. Rubin, construido por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y el Departamento de Energía, que está llevando a cabo un estudio de 10 años que proporcionará un conjunto de datos masivo de cientos de millones de galaxias. Estos estudios emplearán técnicas tradicionales y estadísticas descriptivas. Pero también utilizarán nuevas herramientas para analizar la red cósmica. Otra nueva técnica aprovecha los vacíos cósmicos. Olvidados durante mucho tiempo como desiertos vacíos en la red cósmica, estos vacíos son en realidad ricos en información. Su tamaño, forma y distribución reflejan la influencia de la energía oscura en los últimos 5 mil millones de años. De hecho, al estar vacíos de materia, están llenos de energía oscura: son los lugares donde la expansión acelerada está desgarrando activamente el universo, y con el tiempo, los vacíos continuarán expandiéndose y disolviendo todo a su alrededor. Nuestras incursiones en el vasto universo apenas comienzan, y apenas ahora empezamos a desvelar la red cósmica en toda su magnitud. El patrón más extenso que se encuentra en la naturaleza, la red cósmica es intrincada, efervescente… y la clave para comprenderlo todo.