Capítulo 6: La luz más antigua

Noche 57: Un siseo en la línea

La mañana del día 57, Noor notó el siseo durante la primera llamada con tierra. Era muy débil, como el sonido de la lluvia a lo lejos, y estaba debajo de cada voz que le llegaba por los auriculares. Los equipos de tierra seguían oyéndola con claridad, y ella seguía entendiéndolos. Pero el siseo estaba ahí, y en una estación espacial merece la pena revisar cualquier cosa que no debería estar.

Desde tierra le pidieron que ayudara a encontrar la causa. Le enviaron una breve lista de comprobación, y ella la fue siguiendo entre sus otras tareas del día. Primero escuchó con otros auriculares. El siseo seguía. Luego cambió a otro panel de radio. El siseo seguía. Después revisó los ajustes que le leían desde tierra, uno por uno. Todo coincidía. A la hora de comer ya había descartado casi todo lo que era fácil de descartar, lo cual es una forma útil de avanzar, aunque en el momento no lo parezca.

Por la tarde, un especialista de tierra le pidió que siguiera un cable desde el panel hasta la pared y que revisara un pequeño conector detrás de una tapa. Tardó veinte minutos en abrir la tapa, porque había que atrapar cada tornillo antes de que se alejara flotando. Detrás, el conector parecía estar bien. Aun así, lo presionó con suavidad para asentarlo, como decía la lista. El especialista le pidió que dijera unas palabras. Ella contó del uno al diez. Hubo una pausa, y luego la voz de tierra dijo, con calidez, que el siseo había desaparecido.

Tomás se rio y dijo que la mitad de la ingeniería consiste en volver a colocar las cosas en su sitio con suavidad. Ade dijo que la otra mitad consiste en creer a tus instrumentos cuando te dicen algo extraño. Noor anotó el resultado en el registro, volvió a cerrar la tapa y recogió los tornillos de la bolsita que se había atado a la manga.

Esa noche, cuando Noor le habló a Sami del siseo, él le respondió desde su camión, aparcado en un muelle de carga. Le dijo que la radio de su cabina sisea todas las noches entre dos pueblos, siempre en el mismo sitio, y que ya ni lo nota. Noor sonrió. Conocía una historia sobre un siseo que dos ingenieros no conseguían dejar de notar, y sobre lo que resultó ser. Era la historia adecuada para la noche 57.

Una niebla brillante

La noche anterior seguimos la película del universo hacia atrás. Si hoy las galaxias se separan, hace mucho tiempo todo estaba más junto. Y cuando la materia y la luz se aprietan, se calientan. Lemaître imaginó un «átomo primigenio». Los defensores de la idea del estado estacionario imaginaron un universo sin ningún comienzo. Fred Hoyle, que estaba en ese segundo bando, dio a la primera idea su famoso nombre en una charla de radio. Pero un nombre no es una prueba. La historia de esta noche trata de las pruebas que resolvieron la cuestión.

Imaginemos el universo joven, unos cientos de miles de años después del comienzo. Era mucho más caliente y denso que cualquier cosa del universo actual. Hacía tanto calor que los átomos no podían mantenerse unidos. Un átomo, como veremos con más detalle en noches posteriores, es un centro diminuto llamado núcleo con partículas aún más diminutas llamadas electrones a su alrededor. En el universo joven, los electrones no podían quedarse con sus núcleos. Cada vez que un electrón se asentaba, el calor volvía a arrancarlo.

Los electrones libres tienen un efecto importante sobre la luz. Se le cruzan en el camino. Un rayo de luz en aquel universo temprano no podía viajar lejos antes de chocar con un electrón y salir desviado en otra dirección. Luego chocaba con otro, y con otro. La luz estaba en todas partes, pero no podía ir a ningún sitio en línea recta. Todo el universo brillaba, pero no era transparente. Era como una niebla espesa y brillante.

Probablemente hayas visto algo parecido en una mañana de niebla. El Sol ha salido y el aire a tu alrededor está luminoso. Pero no puedes ver las casas al final de la calle, porque la luz que viene de ellas se dispersa de camino a tus ojos. El universo joven era así en todas partes, en todas las direcciones. Si alguien hubiera podido estar dentro, solo habría visto un resplandor brillante y uniforme, sin nada detrás.

Después, poco a poco, el universo siguió expandiéndose y enfriándose. Unos 380 000 años después del comienzo, se había enfriado hasta una temperatura de unos pocos miles de grados. Eso sigue siendo muy caliente, más o menos como la superficie de algunas estrellas frías, pero era lo bastante fresco para un cambio importante. Los electrones podían ahora asentarse alrededor de los núcleos y quedarse allí. Se formaron átomos, sobre todo átomos de hidrógeno y de helio.

El momento en que se despejó la niebla

Una vez que los electrones estuvieron dentro de los átomos, ya no estorbaban tan fácilmente a la luz. De pronto, la luz pudo viajar libremente en línea recta. La niebla se despejó. Los astrónomos comparan a veces este momento con una lámpara que ha estado dentro de una nube espesa y de repente queda en el aire limpio. La luz que se liberó en ese momento partió en todas las direcciones a través del universo. Parte de ella lleva viajando desde entonces, unos 13 800 millones de años, y parte está llegando a la Tierra esta noche.

Cuando esa luz se puso en camino, era el resplandor de algo con una temperatura de unos pocos miles de grados. La luz de algo tan caliente tiene ondas cortas, y parte de ella habría parecido naranja o amarilla a los ojos humanos. Pero la noche de las galaxias que se separan vimos que el propio espacio lleva miles de millones de años estirándose. Al estirarse el espacio, las ondas de esta luz antigua se estiraron con él. Se han estirado más de mil veces. Hoy, las ondas ya no son luz visible en absoluto. Son ondas mucho más largas, del tipo que se llama microondas.

Las microondas son un tipo de onda de radio con ondas bastante cortas. Pertenecen a la misma familia de ondas que usa un horno microondas para calentar la comida, pero la luz antigua del universo es extremadamente débil. No calienta nada que puedas notar. Su temperatura hoy es de solo unos 2,7 grados por encima del cero absoluto. El cero absoluto es la temperatura más fría posible, unos 273 grados Celsius bajo cero, así que esta luz antigua está a unos 270 grados bajo cero.

Los astrónomos llaman a esta luz fondo cósmico de microondas. «Cósmico» significa que pertenece a todo el universo. «Microondas» nos dice qué tipo de ondas son hoy. «Fondo» significa que está detrás de todo lo demás, como la pared del fondo de un escenario. En este libro la llamaremos casi siempre, simplemente, la luz más antigua. Es la luz más antigua que podremos ver jamás, porque antes de ella el universo era una niebla que la luz no podía atravesar.

Hay algo notable en esto. La luz más antigua no viene de una estrella ni de una galaxia. No viene de una sola dirección. Viene de todas las direcciones a la vez, de todo el cielo, de día y de noche. Mientras lees esta página, una parte muy débil de ella está atravesando la habitación que te rodea. Es como estar dentro del eco que se apaga en una gran sala, donde el sonido llega de todas las paredes a la vez.

Las personas que la encontraron

Las primeras personas que pensaron con cuidado en esta luz antigua estaban trabajando en otra pregunta. En 1948, el físico George Gamow y sus colegas más jóvenes Ralph Alpher y Robert Herman intentaban entender cómo pudieron formarse los elementos más ligeros en un universo temprano caliente y denso. Esa es la historia de nuestra próxima noche. Pero mientras trabajaban en ello, Alpher y Herman se dieron cuenta de algo. Si el universo temprano había sido realmente tan caliente, un débil resplandor de ese calor debería seguir llenando el espacio hoy. Calcularon que ese resplandor estaría ahora a solo unos pocos grados por encima del cero absoluto.

Piensa un momento en cómo trabajaban estas tres personas. No tenían ningún telescopio capaz de ver el universo temprano ni ordenadores como los que usamos hoy. Trabajaban con lápices, papel, sencillas máquinas de calcular y largas conversaciones. Gamow era conocido por su humor juguetón y por escribir libros amables que explicaban la física a lectores corrientes. Alpher y Herman hicieron buena parte de los cálculos pacientes y cuidadosos. Su estimación, unos cinco grados, no era del todo exacta, pero se acercaba al valor real, lo cual fue un resultado notable para un primer intento.

Su predicción no llamó mucho la atención en aquel momento. Medir un resplandor tan débil parecía algo muy por encima de los instrumentos de la época, y muchos científicos aún no estaban convencidos de que el universo hubiera tenido un comienzo caliente. La idea quedó casi olvidada durante algunos años. Esto pasa en la ciencia más a menudo de lo que la gente cree. Una buena idea puede esperar en silencio en artículos antiguos hasta que llega el instrumento adecuado, o la persona adecuada.

A principios de los años sesenta, dos ingenieros de radio empezaron a trabajar con una gran antena en forma de bocina que se había construido para recibir señales rebotadas en satélites. Querían usarla para hacer mediciones cuidadosas de ondas de radio débiles procedentes del espacio. Para eso, primero tenían que entender cada pizca de ruido que producían por sí mismos la antena y su receptor. Así que midieron, comprobaron y volvieron a medir. Y encontraron un siseo débil que no sabían explicar. Era el mismo en todas las direcciones hacia las que apuntaban la antena, a cualquier hora del día y en cualquier estación del año.

Hicieron lo que hacen los buenos ingenieros. Buscaron la causa en su propio equipo. Revisaron el receptor y las conexiones. Incluso descubrieron que una pareja de palomas había anidado dentro de la bocina y había dejado excrementos en su superficie interior. Se llevaron a las palomas, y los ingenieros limpiaron la bocina con cuidado. El siseo siguió. No venía de la antena, y no venía de ningún lugar cercano. Venía del cielo.

Más o menos al mismo tiempo, un grupo de físicos que trabajaba no muy lejos había estado construyendo un instrumento para buscar precisamente un resplandor así, porque habían vuelto a llegar a la idea por su cuenta. Cuando los dos grupos supieron del trabajo del otro, entendieron qué era el siseo. En 1965 se publicaron los resultados. Los ingenieros habían encontrado la luz más antigua. Para muchos astrónomos, ese fue el momento en que la idea del estado estacionario perdió su apoyo más fuerte, porque un universo sin un comienzo caliente no tenía ninguna forma natural de llenar todo el espacio con un resplandor así.

Un mapa de diferencias diminutas

Después de 1965, la luz más antigua se convirtió en una de las cosas más estudiadas de todo el cielo. Al principio parecía perfectamente uniforme. Tenía la misma temperatura en todas las direcciones, hasta donde se podía medir. Eso era un enigma a su manera. Si el universo joven había sido perfectamente uniforme, ¿cómo se volvió después grumoso, con galaxias aquí y espacio vacío allá? Tenía que haber pequeñas diferencias en alguna parte, si alguien conseguía medirlas.

Medirlas desde el suelo era muy difícil, porque el propio aire brilla un poco en microondas y el agua del aire estorba. Así que los científicos construyeron satélites para medir la luz más antigua desde encima del aire. Un satélite lanzado en 1989 midió el resplandor con gran cuidado, y en 1992 su equipo anunció que había encontrado las diferencias. Eran diminutas, de una parte entre 100 000. Algunas partes del cielo eran muy ligeramente más cálidas y otras muy ligeramente más frías que la media.

El satélite no tomó una imagen en un solo instante, como hace una cámara. Recorrió todo el cielo una y otra vez, durante años, y su equipo fue sumando las mediciones para que las diferencias diminutas pudieran destacar sobre el ruido del instrumento. Así, el equipo se enfrentó al mismo problema que los dos ingenieros con su antena de bocina. Antes de poder fiarse de lo que les decía el cielo, tenían que entender cada pizca de ruido que producía su propio equipo.

Para imaginar lo pequeño que es esto, piensa en un lago grande y tranquilo. Si el lago estuviera perfectamente quieto, su superficie sería completamente plana. Unas diferencias de una parte entre 100 000 son como ondulaciones tan pequeñas que nunca podrías verlas con tus ojos. Sin embargo, estas ondulaciones diminutas importan muchísimo. Donde el universo joven era muy ligeramente más denso, la gravedad tiraba un poco más fuerte. A lo largo de cientos de millones de años, esos lugares fueron reuniendo cada vez más materia. Las ondulaciones diminutas de la luz más antigua son las semillas de las galaxias, incluida la nuestra.

Satélites posteriores hicieron mapas cada vez más nítidos de todo el cielo. Los mapas parecen un huevo moteado, con manchas de luz algo más cálida y algo más fría. Estudiando los tamaños y los patrones de estas manchas, los astrónomos pueden medir muchas cosas sobre el universo: qué edad tiene, cuánta materia ordinaria contiene y cuánta de la extraña materia y energía que conoceremos en noches posteriores. La edad de unos 13 800 millones de años que usa este libro procede en gran parte de esos mapas.

Así que la luz más antigua no es solo una prueba de un comienzo caliente. Es también una especie de foto de bebé del universo, tomada cuando tenía unos 380 000 años. Comparado con su edad actual, es como una fotografía de una persona tomada en el primer día de su vida. La cara todavía no es la del adulto, pero la forma ya está ahí.

Un mensaje para Sami

Antes de dormir, Noor flotó unos minutos junto a la ventana grande. La estación pasaba sobre el lado nocturno de la Tierra, y el cielo por encima de la fina línea de la atmósfera estaba negro y lleno de estrellas. Sabía que la luz más antigua también estaba allí, entre las estrellas y detrás de ellas, invisible para sus ojos pero llenando todas las direcciones. La ventana, la estación y sus propias manos estaban bañadas en ella, muy débilmente.

Antes, esa misma tarde, Ade les había enseñado a Tomás y a Noor uno de los mapas de la luz más antigua en una pantalla de la cocina de la estación. Tomás dijo que parecía la piel de una naranja vista muy de cerca. Ade dijo que cada galaxia que podían ver desde la ventana había crecido a partir de pequeñas diferencias como aquellas manchas, agrandadas por la gravedad durante miles de millones de años. Después nadie habló durante un rato, lo cual, en una estación llena de trabajo, es una especie de cumplido.

Escribió a Sami: «El siseo de tu radio probablemente viene de una antena cercana o del motor. Pero en el siseo de una radio, una parte diminuta puede venir de la luz más antigua del universo. En cierto modo, puede que en tus viajes nocturnos hayas estado escuchando un débil rastro del comienzo». Sami respondió una hora después, en su descanso, que nunca volvería a molestarle aquel siseo entre los dos pueblos.

Quizá, después de tu propia jornada de trabajo, tengas en tu vida un sonido así: el zumbido de una nevera, el ruido del tráfico, el siseo de una radio vieja. La mayor parte, por supuesto, viene de cosas corrientes que están cerca. Pero la luz más antigua también está ahí, cada noche, llegando por todos lados. Se liberó mucho antes de que existieran las estrellas, mucho antes que la Tierra, y lleva todo ese tiempo viajando para llegar al lugar donde te encuentras ahora.

Malentendidos frecuentes

Mucha gente cree que la luz más antigua viene de un solo lugar, muy lejano, donde ocurrió el Big Bang. Es natural imaginarlo así, porque solemos pensar que la luz sale de una lámpara o de una estrella. Pero la luz más antigua viene por igual de todas las direcciones, porque la niebla caliente llenaba todo el universo, no un punto dentro de él. Miremos donde miremos, vemos el lugar lejano donde la niebla se despejó para la luz que nos llega ahora. Una astrónoma en una galaxia muy lejana vería el mismo resplandor a su alrededor, procedente de sus propios alrededores lejanos.

Mucha gente cree también que, con un telescopio lo bastante grande, podríamos mirar más allá de la luz más antigua y ver el propio comienzo. Con la luz corriente, y con cualquier otro tipo de onda parecida, no podemos. Antes de unos 380 000 años, el universo era una niebla que la luz no podía atravesar, así que ninguna luz de épocas anteriores puede llegarnos en línea recta. Es como intentar ver el interior de una nube desde fuera. Los científicos aprenden sobre épocas anteriores de otras maneras: por las cantidades de los elementos más ligeros, que es la historia de nuestra próxima noche, y por los patrones de la propia luz más antigua.

Por último, algunas personas han oído que la luz más antigua era «solo la nieve de los televisores antiguos». La verdad es algo más amable. Los televisores antiguos mostraban un patrón de puntos en movimiento, llamado nieve, cuando no estaban sintonizados en ningún canal. La mayor parte de esa nieve venía del propio aparato, de otros equipos eléctricos y de fuentes de radio cercanas. Pero una pequeña parte sí venía de la luz más antigua. Así que cualquiera que se haya sentado alguna vez delante de un televisor sin sintonizar estaba viendo, sin saberlo, un eco diminuto del universo joven. En la próxima noche iremos todavía más atrás, a los primeros minutos, y veremos de qué estaba hecha la niebla caliente.