Los Enigmas Cósmicos: Misterios del Universo que Desafían la Ciencia y la Comprensión Humana

El espacio es la última frontera, ¿verdad? Eso es lo que la ciencia ficción adora decir, y hay una gran dosis de fantasía y asombro detrás de tal afirmación. Y por una buena razón. Después de todo, no es una postura controvertida pensar que el espacio es realmente impresionante. Ni siquiera necesitamos mirar más allá de nuestra pequeña vecindad cósmica para encontrar cosas absolutamente fascinantes; por ejemplo, el rover Curiosity ha descubierto bastantes hallazgos geniales en Marte.

Pero también están sucediendo muchísimas cosas en el espacio, y aunque la humanidad ha pasado miles de años observando el cielo nocturno y tratando de descifrar exactamente lo que sucede allá afuera, no es exagerado decir que todavía hay mucho que realmente no entendemos, y muchos misterios que los astrónomos y cosmólogos aún no pueden explicar. Por supuesto, existen las grandes preguntas de largo alcance, que abordan temas como el Big Bang o el fin del universo, y también están aquellas que posiblemente podrían conducir a un poco de pavor existencial, como las teorías sobre la vida extraterrestre. Pero incluso dentro de nuestro propio sistema solar, abundan los enigmas que rodean la historia de los planetas que consideramos nuestros vecinos más cercanos.

Una larga historia de estudio del cosmos ha llevado a un número considerable de descubrimientos (la NASA incluso rompió bastantes récords solo en 2024), pero también ha dejado a los científicos rascándose la cabeza ante un número igual de preguntas confusas.

La Partícula Oh-My-God

En 1991, el detector Fly Eye de la Universidad de Utah monitoreaba los cielos en busca de la aparición repentina de rayos cósmicos: partículas de alta energía, cargadas eléctricamente, que a menudo son expulsadas al espacio por eventos energéticos como las supernovas. Los astrónomos observaron una de estas partículas destellando brillantemente en el cielo, pero cuando calcularon cuán poderosa era, descubrieron que tenía una energía asombrosa. No solo viajaba a casi la velocidad de la luz, sino que poseía 320 EeV de energía. Eso es 40 millones de veces más energía que cualquier cosa que un acelerador de partículas haya logrado crear. O, para usar otra métrica, es aproximadamente la cantidad de energía que verías en un buen lanzamiento de béisbol, pero empacada en el diminuto espacio de un solo protón. Los científicos nunca habían visto nada igual, y apropiadamente la nombraron la Partícula Oh-My-God.

A lo largo de los años, se han detectado alrededor de 100 de estos rayos cósmicos de ultra-alta energía en todo el mundo. Pero a pesar de todas estas detecciones, los científicos aún no saben de dónde vienen estas partículas ni qué les otorga tanta energía. Hasta donde se sabe, las supernovas no pueden producir partículas con tanta energía. Los núcleos galácticos activos (partículas creadas a medida que la materia gira en un agujero negro) son posibles fuentes, pero la distancia que tendrían que recorrer las despojaría de su velocidad. Es más, los cálculos de las trayectorias de estas partículas implicarían que provienen de ubicaciones en el espacio completamente desprovistas de las fuentes de alta energía requeridas para producirlas.

O, como lo expresa el profesor John Belz, “podrían ser defectos en la estructura del espacio-tiempo, cuerdas cósmicas en colisión. Quiero decir, solo estoy lanzando ideas locas que la gente está inventando porque no hay una explicación convencional” (vía Universe Today).

La Paradoja de Fermi

Es muy probable que, en algún momento, te hayas preguntado si los extraterrestres existen. Los científicos están lejos de ser una excepción a esta misma pregunta, y eso incluye a Enrico Fermi. A pesar de ser conocido principalmente por su trabajo en reactores nucleares, las leyendas dicen que en 1950, Fermi estaba discutiendo la vida extraterrestre con sus colegas cuando preguntó dónde estaban todos los alienígenas. Después de todo, las condiciones para la vida no son tan poco comunes, y no hay razón para pensar que la Tierra sea especial, por lo que la vida inteligente debería existir en algún lugar del cosmos. Sin embargo, hasta donde podemos decir, no existe tal vida.

Esa pregunta se ha conocido desde entonces como la Paradoja de Fermi, y a pesar de que los investigadores buscan por todas partes signos de vida, nadie ha podido responder la pregunta de Fermi. Y no es por falta de intento. Los científicos están constantemente buscando exoplanetas con condiciones favorables para el desarrollo de la vida. Incluso han encontrado muchos planetas que podrían encajar; por nombrar uno, se descubrió que el exoplaneta K2-18b contenía un gas producido por organismos marinos simples aquí en la Tierra. Luego, está la cuestión de la vida en Marte; una roca sin pretensiones demostró que Marte alguna vez tuvo agua, un indicador potencial de vida pasada, e incluso hay teorías de que un experimento de la NASA realmente destruyó rastros de vida marciana.

O, si te gustan las matemáticas, existe la Ecuación de Drake, una forma de calcular el número de civilizaciones tecnológicamente avanzadas en la Vía Láctea. La ecuación original viene con muchas incógnitas que dificultan los cálculos, pero simplificaciones posteriores han llegado a implicar que es increíblemente improbable que la Tierra sea el único planeta que alguna vez haya dado origen a una civilización avanzada. Entonces, en ese caso, ¿dónde están todos los alienígenas? Quizás nunca lo sepamos.

La Señal Wow!

Cuando se trata de discusiones sobre vida extraterrestre, la Señal Wow! es un tema bastante famoso. En 1977, el radiotelescopio Big Ear de la Universidad Estatal de Ohio captó una señal peculiar proveniente del espacio profundo. La señal de 72 segundos de duración era extraña por su increíble intensidad y su frecuencia altamente específica. Cuando el astrónomo Jerry Ehman examinó los datos a la mañana siguiente, se sorprendió por la transmisión, famoso por circular la cadena de letras y números que la representaban y escribir “¡Wow!” en los márgenes. Pero cuando Ehman y sus asociados buscaron la señal nuevamente, no encontraron nada.

La naturaleza inusual de la señal ha llevado a muchos a creer que no fue un fenómeno natural; en otras palabras, la gente pensó que los alienígenas nos estaban enviando un mensaje. Pero los científicos también han buscado explicaciones además de la vida extraterrestre. En 2016, una teoría planteó la idea de que la señal fue causada por un cometa entonces desconocido que pasaba por la zona. El propio Ehman también ha intervenido, diciendo que el telescopio podría haber captado el final de un estallido de radio rápido (FRB), un fenómeno astronómico que en sí mismo tiene orígenes desconocidos.

Investigaciones más recientes han encontrado señales similares (pero más débiles) captadas a lo largo de los años, y que esas señales se alinean con la ubicación de nubes frías de hidrógeno. Esas nubes podrían hipotéticamente emitir señales como la Señal Wow!, siempre que fueran golpeadas por una enorme onda de energía. Los científicos han propuesto que un magnetar (una estrella de neutrones giratoria) podría haber emitido una violenta explosión de energía de microondas que magnificó las emisiones naturales de una nube de hidrógeno. Es una posibilidad definitiva, pero no todos están convencidos, algunos argumentan que tal fenómeno podría ni siquiera ser posible. Así que, por ahora, los orígenes de la Señal Wow! siguen siendo un misterio.

La Historia de Venus

No es raro que a Venus se le llame el gemelo de la Tierra en cuanto a masa y tamaño, y el planeta habita una órbita relativamente similar a la de nuestro propio planeta. Pero cuando miras más allá de esas similitudes superficiales, Venus es un lugar muy diferente y muy hostil. A pesar de ser el segundo planeta desde el sol, es el planeta más caliente del sistema solar con temperaturas superficiales lo suficientemente altas como para derretir plomo, y alberga una atmósfera densa de ácido corrosivo.

Y, sin embargo, los científicos creen que Venus pudo haber albergado vida alguna vez. Durante los primeros 2 o 3 mil millones de años de su existencia, Venus podría haber tenido agua líquida en su superficie y temperaturas globales sorprendentemente agradables que oscilaban entre 20 y 50 grados Celsius. Si hubiera permanecido así, incluso podría haber vida en el planeta hoy. Pero hace 700 millones de años, algo cambió, lo que finalmente llevó al efecto invernadero descontrolado que se observa en la actualidad.

¿Cuál fue ese cambio? Esa es la verdadera pregunta. Algunas teorías se centran en el hecho de que Venus recibe el doble de radiación solar que la Tierra, explicando que el calor adicional evaporó gran parte del agua del planeta; ese vapor de agua adicional, a su vez, atrapó aún más calor, provocando más evaporación, hasta que cualquier agua líquida desapareció por completo. Pero otras simulaciones han implicado que, a pesar del aumento de la radiación, Venus debería haber tenido un clima estable capaz de soportar agua líquida. En cambio, algún tipo de evento de rejuvenecimiento superficial podría haber liberado toneladas de dióxido de carbono de la superficie rocosa del planeta que no pudo ser reabsorbido, lo que se convirtió en una bola de nieve que llevó al efecto invernadero actual. La naturaleza exacta de ese evento de rejuvenecimiento superficial aún se debate; la actividad volcánica podría haber sido la culpable, pero se necesita más investigación para llegar a una conclusión sólida.

La Naturaleza de la Materia Oscura

Allá por la década de 1930, el astrónomo Fritz Zwicky se topó con algo bastante extraño. Mientras observaba el cúmulo de galaxias Coma, notó que las galaxias se movían muy rápido, demasiado rápido, en realidad. Sin entrar completamente en las matemáticas, la velocidad de las galaxias en un cúmulo debería depender del tamaño y la masa dentro de ese cúmulo. Pero en este caso, las matemáticas no cuadraban; para que las galaxias se movieran a la velocidad que lo hacían, tenía que haber más masa de la que Zwicky estaba viendo. Cuatro décadas después, otra astrónoma, Vera Rubin, descubrió una discrepancia muy similar al observar la rotación de galaxias individuales, lo que parecía confirmar la existencia de algún tipo de materia invisible, algo que afectaba el espacio gravitacionalmente, pero que no interactuaba con la luz, a lo que poco después se le acuñó el término “materia oscura”.

Proporcionalmente, la materia oscura constituye aproximadamente el 27% del universo conocido (para referencia, la materia visible con la que estamos familiarizados solo representa un exiguo 5%), y probablemente no es una variante de ningún tipo de materia conocida. Más bien, parece existir en una red que se extiende por todo el universo, proporcionando una estructura que atrae grumos de materia visible, formando algo así como un halo alrededor de las estrellas y galaxias que se forman.

Pero cualquier cosa más allá de eso vive solo en el reino de la especulación. Algunos científicos han propuesto que no hay nueva materia, y que simplemente hemos malinterpretado las reglas de la gravedad. Otros han postulado que es algún material exótico que simplemente no interactúa con la materia visible, quizás porque es demasiado ligero y rápido. Otros incluso han teorizado que la materia oscura son en realidad pequeños agujeros negros, que son inherentemente difíciles de observar pero también increíblemente masivos, una explicación que funciona en principio pero que también es difícil de probar.

La Energía Oscura y la Expansión del Universo

Todos estamos familiarizados con la gravedad, esa fuerza que mantiene nuestros pies firmemente plantados en el suelo. En términos más generales, también es una fuerza que atrae todos los objetos entre sí. Pero si toda la materia debería atraerse entre sí, ¿por qué el universo en realidad se está expandiendo? Y no solo eso, ¿por qué la tasa de expansión sigue aumentando?

Desde la época de Albert Einstein, los científicos se han planteado esta pregunta (y la existencia de algún tipo de fuerza antigravitacional) y no han encontrado una buena respuesta. Pero le dieron un nombre: energía oscura. En resumen, la energía oscura representa la mayor parte de la composición de nuestro universo (aproximadamente el 70%, de hecho), es responsable de la expansión acelerada del universo, y parece ser relativamente uniforme dondequiera que miremos. Pero el mecanismo detrás de esos efectos sigue siendo desconocido. Una teoría popular, llamada la constante cosmológica o teoría de la energía del vacío, propone que el vacío del espacio mismo de alguna manera crea la fuerza que conocemos como energía oscura. O está la teoría de la quintaesencia, que propone que la energía oscura funciona como un campo magnético, capaz de afectar a todo el universo pero también capaz de fluctuaciones y cambios con el tiempo.

Luego, hay una teoría más reciente, conocida como Timescape, que afirma que la energía oscura podría no existir en absoluto. La teoría se basa en el hecho de que la gravedad altera el flujo del tiempo: más gravedad significa que el tiempo fluye más lentamente. Así que en grandes vacíos en el espacio, el tiempo fluye más rápido que en la Vía Láctea llena de estrellas, lo que significa que ha tenido relativamente más tiempo para expandirse. Desde nuestro punto de vista, parecería que la expansión del universo se está acelerando, cuando en realidad, es solo un problema de perspectiva.

Las Burbujas de Fermi

En 2010, científicos que trabajaban con datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA se toparon con algo bastante extraño: dos burbujas bizarras que estaban flanqueando la galaxia Vía Láctea. Cada una de esas burbujas (apropiadamente llamadas Burbujas de Fermi) se extiende 25,000 años luz desde el centro de nuestra galaxia y tienen bordes increíblemente bien definidos, emitiendo distintivos rayos gamma de alta energía. Las burbujas se extienden por gran parte del cielo visible, pero cómo llegaron allí (y cómo funcionan) sigue siendo un misterio.

La mejor suposición es que las burbujas están de alguna manera ligadas a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Podrían ser como los chorros de partículas expulsadas por otros agujeros negros, aunque no hay evidencia de que Sagitario A* tenga actualmente tales chorros. Más bien, las burbujas podrían ser los remanentes de materia que fue succionada cerca del agujero negro y energizada a niveles extremos, dispersándose finalmente en la forma burbujeante actual. O, para ir por otra ruta, las burbujas podrían haber provenido de grandes estallidos vinculados a las muchas estrellas cerca del centro de la Vía Láctea; la formación de estrellas puede conducir a estallidos de partículas energizadas, al igual que las supernovas.

Pero los misterios van más allá de los orígenes de las Burbujas de Fermi, porque nadie sabe realmente cómo funcionan. Los científicos saben que producen rayos gamma, pero las burbujas también parecen producir neutrinos, partículas exóticas diminutas, casi sin masa, que realmente no interactúan con la materia normal. Existe la posibilidad de que un proceso sea responsable de ambos efectos, pero no hay confirmación. Por eso, los científicos solo pueden adivinar qué implica ese proceso. ¿Otras partículas exóticas? ¿Campos magnéticos? ¿El fondo cósmico de microondas? Ninguna teoría ha encajado realmente con todos los datos.

El Fin del Universo

Muchas preguntas sobre el espacio y el universo requieren mirar hacia atrás en el tiempo, tratando de averiguar por qué las cosas son como son. Pero, ¿y si miráramos hacia adelante en el tiempo? ¿Cómo va a terminar todo?

Los cosmólogos continúan debatiendo esto, y hay muchas teorías que circulan. Una de las teorías anteriores se conoce como la teoría del Gran Crujido (Big Crunch), que sostenía que había suficiente materia en el universo para que la gravedad finalmente superara la expansión. El universo entonces se encogería sobre sí mismo y terminaría en, bueno, un crujido realmente grande a medida que toda la materia volvía a caer en un espacio infinitamente pequeño. A partir de ahí, algunos científicos hipotetizaron que tendría lugar un nuevo Big Bang, creando un nuevo universo, una secuencia de eventos potencialmente cíclica y repetitiva a la que se hace referencia como el Gran Rebote (Big Bounce). Pero con el descubrimiento posterior de que el universo parecía expandirse más rápido que nunca, una nueva teoría salió a la luz: la Gran Congelación (Big Freeze) (o su variante, la Congelación Larga). Esta escuela de pensamiento gira en torno a la eventual muerte térmica del universo. La materia y la energía se extenderían tan finamente que la temperatura general del universo apenas superaría el cero absoluto, no se formarían nuevas estrellas mientras las viejas se desintegraban, y eventualmente, solo quedarían agujeros negros (aunque también se apagarían con el tiempo). O, la más devastadora (aunque también la más improbable), es el Gran Desgarro (Big Rip), en la que la fuerza expansiva de la energía oscura literalmente desgarra todo, desde galaxias hasta átomos individuales.

Ninguna de esas teorías suena especialmente bien, y no saber cuál, si alguna, es precisa, ciertamente no ayuda. Al menos tenemos mucho tiempo antes de tener que preocuparnos por ello.