Ocho misterios espaciales no resueltos (y uno que dejó de serlo en 2018)

Cada vez vemos y entendemos mejor el espacio. Cada descubrimiento es un pequeño paso para conocerlo y un gran paso para conocernos a nosotros mismos, a nuestro origen, a nuestro futuro, pero también hay huesos duros de roer que no logramos comprender o que de repente nos rompen lo esquemas, quedando en forma de misterios espaciales no resueltos.

En ocasiones se trata de desafíos a la física tal cual se entiende, en otras de eventos tan lejanos que resultan complicados de ver (y por tanto de analizar). Pero lo que son siempre es una motivación para los científicos y para los entusiastas que seguimos con interés cada novedad de nuestro vecindario (o no tan vecindario) estelar.

Éste vale por dos: la materia oscura y la energía oscura

A muchos nos encanta eso de la Fuerza en las películas de 'Star Wars' aunque no nos hayan explicado con detalle qué es, de qué se compone o qué forma tiene. A los científicos les pasa algo similar con la materia oscura, aunque no por gusto si no por el tan necesario método científico: saben que está ahí, que hay algo, pero la materia oscura sigue siendo un misterio.

Aunque al tratarse de materia es una parte importante del universo (aproximadamente un 27% de éste según los científicos del CERN), su estudio también se realiza aquí en la Tierra. De hecho una de las motivaciones de reactivar el LHC (el Large Hadron Collider del CERN) tras dos años parado era el detectar las partículas que faltan para completar la teoría de la supersimetría, en la que cada partícula del modelo estándar debe estar acompañada de una aún no descubierta.

Pero... ¿Qué es la materia oscura? Más que lo que es, es lo que no es. Es decir, se trata de lo que no es materia ordinaria (bariónica), neutrinos o energía oscura.

No interactúa con ninguna radiación electromagnética (de ahí su nombre, porque ni absorbe, ni refleja ni emite luz) y su existencia no se asegura, sino que se infiere (a partir de los efectos gravitacionales que tiene en la materia visible). Con la tecnología, cada vez más avanzada, la hemos querido representar, pero de momento tampoco es visible.

Tampoco se conoce su composición, pudiendo incluir partículas como neutrinos, axiones, WIMPs, planetas, estrellas enanas y nubes de gas. Se estima que el 95% del universo se compone de materia oscura (23%) y energía oscura (72%), de la cual aún se desconoce más.

Se distribuye a través del universo tanto en el espacio como en el tiempo de modo que no tiene efectos gravitacionales locales, sino en todo el universo. Verse no puede verse, pero sí detectarse, como ocurrió gracias al telescopio Hubble a principios de 2020.

¿Y la energía oscura? Sería la responsable de la presión que acelera la expansión del universo debido a estos efectos gravitacionales. Su existencia tiene como principal prueba directa las supernovas de tipo 1a, gracias alas cuales se supo que la expansión del universo no se estaba frenando, sino acelerando (por lo que algo debía de existir para que se acelerase).

Su naturaleza tampoco se conoce de manera exacta. Se sabe que no es muy densa (unos 10−29 g/cm³) y que es homogénea, y sólo se sabe de su interacción con la gravedad (y ninguna otra fuerza fundamental). Pero siendo aproximadamente el 70% del universo, su influencia es importantísima y obviamente es un objeto de estudio en la actualidad.

La Gran Mancha Roja de Júpiter y su color

De esto precisamente hablamos en cuanto a que la Gran Mancha de Júpiter "debería" ser blanca y no roja. La Gran Mancha Roja es una gran tormenta de un diámetro 1,3 veces como el de la Tierra, pero es tan misteriosa como gigantesca (tanto que la NASA la define como "turbulento misterio"). Su tamaño, de hecho, se ha ido reduciendo (era unas 2,5 veces el diámetro terrestre).

La Gran Macha ha sido también estudiada en detalle por Juno, actualizándonos precisamente el tamaño. Como comentábamos, su coloración rojiza ha sido objeto de especulación desde que se descubrió, y en 2018 supimos que unos investigadores estudiaron la coloración que adquiere el hidrosulfito de amonio (NH4SH) al irradiarlo (compuesto que también abunda en Saturno, el cual también tiene franjas rojizas).

Lo que vieron es que las partículas tomaban un tono verde a -113 grados centígrados y a -223ºC se teñían de rojo, por lo que concluyeron que el color no sólo depende de la dosis de radiación, sino también de la temperatura de la misma, y que el viraje a rojo se da en temperaturas más bajas de lo que se había estado probando hasta ahora.

De ahí que las nubes de este gas puedan no ser siempre blancas, aunque la clave del color parece estar en la participación de otros gases. Es decir, la mancha es tan, tan roja que algunos científicos creen que para alcanzar dicho tono hay componentes que aún desconocemos, como los tolin (un tipo de compuesto orgánico que surge por la interacción la radiación solar ultravioleta sobre metano, etano, dióxido de carbono o nitrógeno gaseoso), los cuales son abundantes en Titán, pero cuya presencia no ha sido demostrada en Júpiter por ahora.

La Gran Mancha sigue siendo un objeto de estudio más allá de su composición y color, y hablando de su reducción de tamaño la NASA llegó a plantear en 2018 que su desaparición se puede producir antes de lo que se esperaba. Siendo una tormenta no es algo descabellado pensar en que se pueda desintegrar poco a poco, más aún en una atmósfera tan compleja como la de este gigante planetario. En 2019 detectaron que en ocasiones tiene un comportamiento extraño que llega a ser aleatorio, lo que es indicativo de lo complicado que es determinar sus características.

El hexágono de Saturno

Tan misterioso como llamativo es este polígono que decora el polo norte de Saturno. Hace poco hablamos de él, de hecho, reuniendo las posibles explicaciones que los investigadores dan para que se dé esta formación única en nuestro sistema solar.

El hexágono de Saturno lleva ahí, que se sepa, más de 30 años terrestres. Su investigación es compleja dada la lejanía del planeta y la aparente naturaleza del fenómeno, de ahí que se intente conocer mejor con modelos informáticos.

Uno de los más aceptados es el del equipo de Morales-Juberías, al igualar muchas de las propiedades observadas en dicho hexágono, como las velocidades de fase, de los vientos, los vértices o los patrones de las nubes. Pero de momento lo único que podemos es realizar estas aproximaciones, sin saber aún a ciencia cierta qué es el hexágono y el porqué de su forma.

Según el modelo del equipo, la formación del hexágono se debería a la consecuencia de los fenómenos que se dan, por una parte, en la zona alta de la atmósfera y por otra en la zona baja. Un gran flujo de aire realiza una trayectoria curva en dirección este cerca del polo norte de Saturno por la zona alta de la atmósfera, mientras que por debajo (donde la velocidad del viento se reduce) surge una estructura hexagonal por la conjunción de vientos cruzados con el flujo de aire original.

Otro modelo posterior es el de la Universidad de Harvard, con unas conclusiones similares: la forma hexagonal se debe a la organización de los grandes ciclones que lo rodean (a grandes rasgos, como si seis ciclones limítrofes la aplastasen por seis lados). Lo que sabemos: el hexágono de Saturno es un cúmulo de vientos que alcanzan velocidades mayores a 300 kilómetros por hora, cuyos lados miden unos 13.800 kilómetros de longitud. Lo que no: composición, estructura, formación o edad.

El Gran Atractor (y compañía)

Con esta peculiar y algo espeluznante denominación se conoce a una anomalía gravitatoria situada en el supercúmulo Laniakea, un conjunto de estructuras entre las que se encuentra nuestra galaxia, otros cúmulos (que ahora veremos) y este atractor. Se detectó en los 70 gracias a los estudios de las microondas y desde entonces se relacionó con la capacidad de atraer galaxias situadas en un radio de más de 300 años luz, aunque veremos que al final esta "atracción fatal" no parece sólo cosa suya.

Para entender qué es esto que suena a gran villano robot y qué pasa con él, vamos a hacer una especie de recorrido por nuestro vecindario galáctico, el llamado Grupo Local. Se denomina así al conjunto de galaxias al que pertenece la nuestra, junto con Andrómeda, la galaxia del Triángulo y otras de menor tamaño, estando entre las dos primeras el centro de masas en torno al cual giran el resto.

Es decir, aunque no lo percibamos tanto la Tierra, como el Sol como la misma Vía Láctea están en movimiento. De hecho, tanto ésta como Andrómeda se mueven a 2 millones de kilómetros/hora con respecto a la expansión del universo y se calcula que chocarán en 3.000-5.000 millones de años.

Bien, sigamos con el paseo. Este Grupo Local forma parte a su vez del cúmulo de Virgo, un conjunto de unas 1.500 galaxias, el cual también está en movimiento. Y al estudiar el movimiento de todos estos elementos vieron que todos (nuestra galaxia, el Grupo Local, el cúmulo de Virgo y los alrededores) tenían un movimiento hacia el mismo punto: el Gran Atractor.

Entonces nos preguntamos: ¿qué causa esa gran atracción? Gracias a los estudios con rayos X se vio que en la ubicación donde este gran área de atracción debería estar había un cúmulo de galaxias 1.000 veces más masivo que la nuestra: el cúmulo de Norma. Pero algo más lejos había uno 10 veces mayor que este segundo, el supercúmulo de Shapley, de ahí que se dedujese que el tirón que produce la aceleración de nuestra galaxia es este supercúmulo (y no tanto el Gran Atractor).

Además, una investigación que realizó el equipo del profesor Yehuda Hoffman de la Universidad de Jerusalem planteó que nuestro Grupo Local está siendo empujado hacia el Gran Atractor o el supercúmulo de Shapley por una región relativamente despoblada de galaxias (lo que ocurre es una diferencia de densidad de masa), la cual se denomina Dipolo repelente.

En resumen: nos movemos hacia algo, pero no parece ser este Gran Atractor. Queda mucho por observar y calcular, pero parece que al final es Shapley el que tira y el Dipolo repelente el que empuja.

Nubes de Magallanes

Estas dos galaxias enanas están siendo un quebradero de cabeza para los científicos por su patrón de movimiento. Como la Vía Láctea y el Gran Atractor, también pertenecen al Grupo Local, y dado que hay una más grande que otra se conocen como Gran Nube de Magallanes y Pequeña Nube de Magallanes (bautizadas así por el primero que las observó, Fernando de Magallanes).

¿Qué pasa con ellas? Que hasta hace unos años se pensaba que estaban orbitando en torno a nuestra galaxia, pero tras estudiarlas vieron que tenían unas características algo distintas que las que giran alrededor de la Vía Láctea, como el número de estrellas. En National Geographic explicaron a raíz de los nuevos datos que es probable que fuesen galaxias distantes que "recientemente" se habrían acercado a nuestra galaxia, tanto para que su campo gravitatorio les afecte.

Gracias a las observaciones con el telescopio Hubble se logró medir el movimiento de estas nubes, y a partir de éstas se planteó que probablemente las Nubes de Magallanes dibujan órbitas alargadas y excéntricas, acercándose a la Vía Láctea sólo de paso. Una idea que se apoya también en la gran cantidad de gas que aún tienen (normalmente las galaxias satélites acaban cediendo su gas a la galaxia que orbitan si ésta es más grande).

El misterio está en que no se sabe con seguridad si esto es así. Como siempre hay una hipótesis más plausible, pero la dinámica de estas nubes con respecto a la Vía Láctea aún está en duda. Lo último que se dijo sobre la pequeña es que podría estar desapareciendo, gracias a unas observaciones más precisas que las que se habían hecho previamente. Se siguen estudiando con misiones como SMASH, con la cual consideraron que hay evidencias de que el par de galaxias han chocado entre sí en el pasado reciente, y que esto provocó un episodio de intensa formación estelar.

Peggy, la luna de Schrödinger Saturno

2013: en este momento Cassini ya llevaba un tiempo enviando imágenes y una de ellas muestra lo que se describió como una formación de un pequeño cúmulo de hielo en los anillos de Saturno. Un objeto que podría tratarse de un nuevo satélite en formación.

Al objeto se le llamó Peggy, y según se estimó tenía un diámetro de un kilómetro aproximadamente. Dado que bastantes lunas de Saturno tienen como componente principal el hielo, como los anillos del planeta, se planteó la teoría de que estos satélites se formarían a partir de partículas del anillo, lo cual encajaba bastante bien en este caso.

El estudio de este objeto es particularmente difícil, ya que como ocurre con el hexágono de Saturno están muy lejos y depende de las observaciones que observatorios como Cassini envíen. De ahí que se planificase que una de sus seis últimas imágenes fuese de Peggy, algo que Carl Murray, veterano del proyecto de la sonda, agradeció, valoró y sintió de manera particular, como nos contaron en Gizmodo.

"Cada imagen de Peggy que conseguimos es otra dosis de datos que nos ayuda a entender qué es, dónde está, de dónde viene y hacia dónde va incluso cuando ya no estemos cerca [refiriéndose al final de Cassini] tomando imágenes. El hecho de que sea una de las últimas imágenes de Cassini es conmovedor, pero lo hacemos por la ciencia." Carl Murray, astrónomo

Ahí resume justamente la naturaleza del misterio: no se sabe qué es Peggy. La esperanza está justamente en el análisis de todo el material gráfico que queda pendiente de la misión Cassini, que aún sigue aportando pese a desaparecer contra el propio Saturno, con lo que Murray y todo su equipo esperan saber algo más de la naturaleza de Peggy, pero no será fácil, en primer lugar porque acertar a fotografiarla ya era todo un reto para la sonda.

El Gran Vacío (spoiler alert)

El nombre deja lugar a poca duda de lo que es, aunque los astrónomos aún nadan en un mar de ellas en lo que se refiere a estos vacíos en sí. Los vacíos (no todos son grandes) son regiones que contienen un número de galaxias muy bajo o incluso ninguna, pero se desconoce el mecanismo de su formación y su composición.

El más grande fue descubierto en 2013, aunque el que se quedó con el nombre 'Giant Void' fue otro descubierto en 1988 (distinto de 'Great Void', correspondiente a uno aún menor también llamado "Vacío de Boötes"). ¿Y qué ocurre con ellos?

Primero, que no se sabe cómo se han llegado a formar. Se cree que su formación se originó en el Bing Bang, por una serie de implosiones de materia y un desacoplamiento de la misma con respecto a la radiación.

Y segundo, que de confirmarse que la Vía Láctea se sitúa en el borde de un gran vacío de más de 1.000 millones de años luz estaríamos más cerca de resolver el desacuerdo que existe en torno a las medidas de la constante de Hubble, la cual se emplea para medir la velocidad a la que se expande el universo.

Bonus: un un misterio resuelto hace un par de años, Tabby

En 2018 se nos cayó un evento astronómico de esta convocatoria de misterios. De la estrella Tabby y sus extraños patrones de brillo os hablamos hace unos meses, sintetizando las posibles explicaciones y recordando cómo se dio con ella.

Pero finalmente no había ni aliens ni nada extraño, y el misterio de Tabby quedó en algo anecdótico que nos sirvió para reflexionar acerca de el micromecenazgo en la ciencia y las consecuencias del hype. ¿Qué ocurre con el brillo de Tabby, entonces? Polvo, algo abundante en el espacio y que es lo más plausible también en este caso, aunque en defensa de los muchos científicos que siguen estudiándola cierto es que esa nube de polvo es bastante compleja.

Imagen | NASA/JPL-Caltech/SSI