Nada cósmico: ¿por qué estudiamos los vacíos del Universo?

La estructura de nuestro Universo es más compleja de lo que podría parecer a simple vista. Todo lo que vemos a nuestro alrededor –estrellas, galaxias, agujeros negros– constituye solo el 5% de la masa y energía total del cosmos. Otro 27% corresponde a la enigmática materia oscura, mientras que el 68% está compuesto por la no menos misteriosa energía oscura. Incluso en este modesto 5% de materia "ordinaria" hay áreas donde prácticamente no hay nada. Los científicos las llaman vacíos, y ocupan vastos espacios entre las mayores estructuras cósmicas.

El estudio de los vacíos comenzó en la década de 1970, cuando los astrónomos los descubrieron cerca de los cúmulos de galaxias de Abell. Sus dimensiones son impresionantes, oscilando entre 10 y 100 megapársecs de diámetro (aproximadamente entre 30 y 300 millones de años luz). En estas regiones, las galaxias son extremadamente escasas, lo que se explica por la baja densidad de materia y, en consecuencia, un débil campo gravitacional.

La historia de la formación de los vacíos se remonta a las primeras etapas del Universo, cuando la materia tal como la conocemos aún no existía y las partículas subatómicas se encontraban en un denso y caliente "caldo" primordial. En este entorno surgieron fluctuaciones conocidas como oscilaciones acústicas bariónicas, que se propagaron en todas direcciones creando áreas con distintas densidades.

A medida que el cosmos evolucionó, la gravedad concentró la materia en cúmulos masivos, mientras que entre ellos surgieron enormes espacios vacíos. La expansión del Universo amplió la escala de los vacíos, mientras la materia seguía acumulándose en los centros de atracción gravitatoria. Hoy en día, el sondeo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ayuda a recrear el mapa de estos procesos antiguos, midiendo tanto las distancias entre galaxias como los espacios vacíos que las rodean.

Nuestro Universo se asemeja a una colosal telaraña. Su estructura está formada por filamentos: largos hilos de materia oscura y galaxias. En las intersecciones de estos hilos se forman nodos, donde se acumulan constelaciones enteras de sistemas estelares. Entre los entrelazamientos se extienden gigantescas esferas de espacio prácticamente vacío.

Sin embargo, el término "vacíos" es algo relativo: en cada una de estas zonas hay alrededor del 15% de la concentración promedio de materia en el Universo. Pero para los astrónomos parecen casi vacías, ya que prácticamente no hay objetos luminosos ni galaxias. Curiosamente, las huellas de los vacíos se manifiestan incluso en el mapa de la radiación de fondo cósmico de microondas: la luz primigenia que nos llega desde una época en la que el Universo tenía solo 380,000 años de antigüedad.

En los espacios intergalácticos rarificados, la fuerza gravitacional se debilita debido a la escasez de partículas de la materia que conocemos. Al atravesar estas regiones, las ondas de luz se alargan, desplazándose hacia la parte roja del espectro. Los cosmólogos llaman a este fenómeno desplazamiento gravitacional al rojo, que se observa en el mapa de la radiación de fondo como áreas de menor temperatura.

Los vacíos son un terreno ideal para probar la teoría de la relatividad de Einstein, ya que permiten estudiar el comportamiento de la materia en condiciones de mínima gravedad. Los astrónomos ya han identificado más de 6,000 de estas regiones y cada año descubren nuevas. Los resultados de las observaciones podrían arrojar luz sobre la naturaleza de los neutrinos, desvelar los misterios de la materia y la energía oscuras, y ayudar a comprender la evolución del Universo entero.

Esto también podría proporcionarnos nuevos conocimientos sobre los procesos de formación de galaxias. Los astrónomos ya han observado una curiosa regularidad: en estas regiones suelen aparecer con más frecuencia sistemas estelares con una intensa formación de nuevas estrellas.

Algunos plantean la audaz hipótesis de que nuestra galaxia, la Vía Láctea, podría estar ubicada en uno de estos vacíos. En tal caso, sería posible explicar de manera natural por qué, desde nuestro punto de vista, la velocidad de expansión del Universo parece estar aumentando constantemente. No obstante, esta hipótesis aún carece de evidencias concluyentes.