Flujo oscuro: ¿Evidencia de otro universo?

El universo, tan vasto para la mayoría de nosotros, a veces les resulta pequeño a los cosmólogos. Observando a enormes distancias de la Tierra han encontrado una “ventana” que podría mostrarnos que existe algo más allá de los 45.000 millones de años luz, el “borde final” observable de esta burbuja cósmica que nos aloja. ¿Constituye esto una evidencia de la existencia otros universos?

No importa cuán potente, grande o alto esté situado tu telescopio: nunca podrás ver nada que esté más allá de los 45.000 millones de años-luz de distancia. Simplemente, la luz emitida o reflejada por los objetos a mayor distancia no ha tenido tiempo suficiente para llegar hasta nosotros, aunque hubiese partido en el momento mismo en que se formó el universo. A pesar del tamaño gigantesco de esta especie de burbuja espacio-temporal en la que nos encontramos confinados, en la que se encuentran bestias cósmicas para casi todos los gustos (agujeros negros, cuásares, galaxias y pulsares incluidos), los astrónomos viven preguntándose qué hay más allá y no terminan de resignarse al hecho de no saberlo.

Desde hace algún tiempo algunos de los astrofísicos más imaginativos especulan con la existencia de alguna clase de “grieta” en esta burbuja, que nos permita otear un poco más del borde del universo. A pesar de lo extraña de esta idea, parece que están de suerte, ya que Sasha Kashlinsky,  una científica de alto nivel del Centro de Vuelos Espaciales Goddard en Greenbelt, Maryland, de la NASA, cree que ha tropezado, casi sin querer, con esa ventana cósmica.

En realidad, Kashlinsky ha estado estudiando durante bastante tiempo la forma en que se mueven algunos cúmulos de galaxias en el marco de nuestro universo en expansión. Junto a unos colegas ha cronometrado la marcha de los cúmulos galácticos que se desplazan a velocidades de hasta 1.000 kilómetros por segundo, velocidad mucho más alta que lo permite nuestros conocimientos de la cosmología. Pero lo más extraño de todo es que estos cúmulos galácticos parecen dirigirse a todo gas hacia un pequeño sector del cielo, ubicado entre las constelaciones de Centauro y Vela.

Esta observación podría ser la primera pista de lo que hay más allá del horizonte cósmico. Gracias a esto, podríamos ser capaces de averiguar cómo se veía el universo inmediatamente después del Big Bang, o incluso si nuestro universo es solo uno más dentro de un grupo más grande. Algunos astrónomos no están demasiado seguros de esto, y repiten a quien se anime a preguntarles que todo esto no tiene nada que ver con universos paralelos, sino que es el resultado de un error en la teoría que asegura que el universo debe verse igual en todas direcciones.

Independientemente de lo que opinen, todos los colegas de Sasha están atentos a los acontecimientos. “Este descubrimiento se agrega a nuestra lista de enigmas cosmológicos”, asegura Laura Mersini-Houghton, de la University of North Carolina. La lista que menciona Laura incluye el 95% del contenido del universo más la materia oscura invisible que parece hacer las veces de “pegamento” al mantener juntas a las galaxias. La misteriosa energía oscura que al parecer está acelerando la expansión del universo también se encuentra en el “Top 10” de enigmas mencionados por Mersini-Houghton. Para no ser menos que sus colegas, Kashlinsky ha bautizado a este nuevo enigma con el nombre de “flujo oscuro”.

A medir se ha dicho Kashlinsky, que se ha convertido en una especie de agrimensor universal, se dedica a medir con la mayor precisión posible la velocidad a la que viajan los cúmulos galácticos situados a unos 5.000 millones de años-luz del Sistema Solar. Entre los datos obtenidos busca indicios de su movimiento respecto del fondo de radiaciones de microondas cósmico (que en inglés se denomina Cosmic Microwave Background, o CMB), la radiación que nos legó el Big Bang. En general, los fotones del CMB se desplazan de forma continua por el espacio interestelar, pero cuando pasan a través de un cúmulo galáctico “tropiezan” con el gas ionizado que existe en los espacios intergalácticos. Los fotones, dispersos por este gas, se muestran como una diminuta variación en la “temperatura” del CMB, evidenciando que el cúmulo se está moviendo. Esto se puede medir mediante desplazamiento Doppler asociado.

En cualquier cúmulo individual este es un cambio demasiado pequeño para ser medido, y esta es la razón por la que nunca antes nadie se molestó en buscarlo. Sin embargo, Kashlinsky notó que si combinaba las mediciones de una cantidad suficientemente grande de cúmulos galácticos, la variación sería amplificada y mensurable. Junto a su equipo, el astrónomo recogió datos de casi 800 cúmulos, usando telescopios de rayos-X. Después, miraron el CMB en esas posiciones, usando las imágenes captadas por el satélite WMAP de la NASA. Lo que encontraron los asombró.

Puede esperarse que los cúmulos galácticos deriven al azar por su región del espacio, porque la materia está distribuida en grupos irregulares, creando campos gravitatorios locales los atraen. Pero se supone que a gran escala la materia está difundida de una forma más o menos uniforme, de modo que los cúmulos deberían desplazarse junto con el espacio a medida que este se expande. Además, el modelo estándar de la cosmología sugiere que el universo debería verse casi igual en todas direcciones. Pero los datos muestran otra cosa.

Todo este extraño efecto no puede ser causado por la materia oscura, porque ni siquiera juntando toda la materia oscura del universo se produciría la suficiente gravedad para lograrlo, dice Kashlinsky. No puede ser energía oscura tampoco, porque está difundida de manera uniforme en todo el espacio. Eso solamente deja una explicación posible: algo que se oculta más allá del horizonte cósmico tiene la culpa, concluye excitado.

Incluso antes de que sus teorías fuesen publicadas el pasado mes de octubre en The Astrophysical Journal Letters, Kashlinsky sabía qué sus ideas serían recibidas por muchos con escepticismo. “Nos dedicamos durante más de un año a verificar todo”, dice. “No es lo que esperábamos, ni siquiera lo que queríamos descubrir, de modo que fuimos escépticos durante mucho tiempo. Pero en última instancia, esto es lo que muestran los datos”.

Nadie sabe exactamente qué se puede ocultar detrás de este horizonte, o qué tan grande podría realmente ser el cosmos. Pero Kashlinsky sospecha que es un vestigio del estado caótico que existió apenas una fracción de segundo después del inicio del tiempo, antes de que comenzara un fenómeno conocido como “inflación”. En general, se cree que nuestro universo comenzó como algo muy pequeño en un espacio-tiempo preexistente, formando una burbuja que entonces sufrió un estallido de expansión exponencial (si, el Big Bang). Este período de inflación estiró y aplanó nuestro universo, dejando una distribución pareja de materia y energía. Fuera de esta burbuja, mucho más allá de nuestro horizonte cósmico, las cosas podrían ser muy diferentes. Sin la acción de la inflación, el espacio-tiempo podría ser muy irregular: plano en un vecindario y con enormes estructuras o agujeros negros gigantescos en otro. “Podría ser tan raro como uno pueda atreverse a imaginar, o también algo muy monótono”, dice Kashlinsky. De cualquier manera sugiere que hay algo fuera de nuestra burbuja que está atrayendo a nuestros cúmulos galácticos, causando el flujo oscuro.

Algunas teorías sobre su origen

También han surgido otras explicaciones, bastante más radicales, para explicar el flujo oscuro. Es posible (e incluso probable) burbuja que se infló del espacio-tiempo primigenio para generar nuestro universo no fuese la única. En este las burbujas surgen por todas partes, definiendo cada una su propio universo dentro de un multiverso más grande. Muchos cosmólogos gustan relegar esos otros universos a un rincón de la teoría, convirtiéndolos en simples subproductos no observables. Pero Laura Mersini-Houghton no es una de ellos. Argumenta que el flujo oscuro es, en realidad, causado directamente por la existencia de los otros universos, que ejercen una atracción gravitatoria sobre los cúmulos galácticos de nuestro universo. Ella y sus colegas inclusos calcularon cómo esos otros universos, dispersos al azar alrededor de nuestra “burbuja”, modificarían la gravedad dentro de ella: “Cuando calculamos cuánta fuerza esta siendo ejercida sobre los cúmulos en nuestro universo, me sorprendió que el número coincidía asombrosamente bien con lo que Kashlinsky había observado”, dice. “Creo firmemente que esto es efecto de algo fuera de nuestro universo”.

Una opinión totalmente diferente sobre el flujo oscuro es la que tienen Luciano Pietronero de La Sapienza University en Roma, Italia y sco Sylos Labini del Enrico Fermi Center en Roma, Italia. Estos especialistas aseguran que el modelo cosmológico estándar está equivocado, y que necesitamos un modelo diferente para explicar el movimiento de los cúmulos galácticos que Kashlinsky encontró. “Es sólo otro elemento que apunta hacia el hecho de que la imagen estándar de la formación galáctica no está describiendo correctamente lo que ocurre en el universo real”, dice Pietronero. Si están en lo cierto, toda la astrofísica actual debería ser revisada.

El punto más espinoso se centra en el hecho de que las predicciones del movimiento de los cúmulos galácticos, según el modelo convencional, suponen que la materia está distribuida de manera uniforme en todo el espacio cuando “miramos” a escalas muy grandes. Pietronero y Sylos Labini afirman que el análisis de la distribución de galaxias y cúmulos galácticos en todo el cielo observable muestra que esto no es verdad, y que en grandes escalas la materia es como un fractal. Si ése es el caso, el campo gravitacional en todo el universo también sería irregular y podría conducir a los efectos que Kashlinsky observó. Los resultados del Sloan Digital Sky Survey, que ya ha mapeado aproximadamente un millón de galaxias, ayudarán a Pietronero y Sylos Labini a tener una imagen más precisa de esta “dispersión” de la materia. Ellos esperan confirmar sus ideas. “Creo que tendremos noticias interesantes muy pronto”, dice Sylos Labini.

No todo será coser y cantar, ya que un universo fractal, a pesar de solucionar estos inconvenientes, crearía grandes problemas propios. En primer lugar, una distribución fractal de la materia es incompatible con la inflación cósmica, de modo que los teóricos tendrían que imaginar en primer lugar cómo apareció.

El físico Douglas Scott de la University of British Columbia en Vancouver, Canadá, forma parte del grupo de los escépticos. Duda de que el flujo oscuro sea una evidencia de que hay “algo” fuera de nuestro universo observable. “No hay razón, en absoluto, para esperar encontrar alguna estructura más allá del horizonte”, dice. Ademas, asegura que hasta ahora ese flujo oscuro sólo ha podido ser observado a distancias relativamente pequeñas (5.000 años luz) que son apenas un pequeño porcentaje de la distancia total hasta el horizonte (45.000 años luz). “Si el efecto es real, entonces la explicación más probable sería que hay alguna estructura de una tamaño muy grande, pero todavía dentro del horizonte”. Por supuesto, la existencia de una estructura así también haría tambalear el modelo estándar de la cosmología.

Ya han transcurrido unos 13.700 millones de años desde que se produjo el Big Bang. La luz que vemos no puede haber empezado su viaje antes de entonces. Sin embargo, el objeto más distante que podríamos ver hoy está, extrañamente, a mayor distancia que esos 13.700 millones de años luz. Esto se debe a que durante toda su vida el universo se ha estado expandiendo. Al tomar en cuenta este hecho, los cosmólogos calculan que el borde de nuestro universo observable está, efectivamente, a unos 45.000 millones de años luz de distancia.

Como sea, parece que las observaciones y los cálculos de Sasha Kashlinsky están destinados a ser los que proporcionen la sacudida final a la estructura cosmológica actual. Tanto como si efectivamente hay “algo” fuera de nuestro universo, o algo muy grande dentro de él, debemos revisar nuestras teorías. No sería raro que dentro de unos años veamos su nombre en la lista de los Premios Nobel, a la vez que reescribimos todos nuestros manuales sobre el tema.

Lo leímos en

New Scientist