Universo: el imperio del vacío
Por Lic. Mariano Ribas - Coordinador Área de Astronomía Planetario Galileo Galilei


A todas las escalas y en todas direcciones, el vacío reina en el universo. Aquí y allá. Ayer, hoy y mañana. Los átomos, las moléculas, los seres vivos, los planetas, las estrellas y las galaxias son apenas salpicaduras en un vacío abrumadoramente mayoritario. Distracciones de la nada.


Sí, resulta francamente extraño, porque vivimos rodeados de materia vivita y coleando por todos lados. Incluso, y aunque no lo veamos, sabemos el espacio cotidiano está repleto de incontables y apretadísimas moléculas -de nitrógeno y oxígeno, principalmente- que forman el aire que ahora estamos respirando. La verdadera noción del vacío no está del todo encarnada en nuestra experiencia. Y sin embargo, no hay más que levantar la vista durante la noche para empezar a entender, al menos tentativamente, esa impiadosa realidad: las estrellas se pierden irremediablemente en un mar de espacio y oscuridad. 
Durante las últimas décadas, la física y la astronomía han intentado cuantificar el vacío del cosmos con la ayuda de súper telescopios, radiotelescopios, modelos teóricos, y hasta complejas simulaciones por computadora. Y los resultados erizan la piel. Sin ir más lejos, hace unos años, un grupo de científicos anunció el descubrimiento del más grande de todos los vacíos conocidos: una lejanísima región del universo que mide unos 1.000 millones de años luz, y donde prácticamente no hay nada. Tentativamente, se la conoce como el “Súper Vacío de Erídano”. Hacia allí vamos, en un viaje pausado y gradual, de menor a mayor, como para asimilar, de a poco, la idea de que en el cosmos, la materia es una absoluta y preciosa excepción.


El espacio cercano


Desde el muy aristotélico “horror al vacío”, la idea de espacio libre de materia siempre nos ha resultado muy incómoda. Y se entiende, porque es una noción que alevosamente coquetea con la nada, ni más ni menos. Por empezar, vale la pena recordar que los protones, neutrones y electrones representan una fracción absolutamente insignificante del volumen total de un átomo. El resto (99,999%) es vacío. Y de allí para arriba, la cosa no cambia demasiado. La naturaleza nos enfrenta con vacíos de distinta escala. Y a decir verdad, los grandes vacíos hay que buscarlos lejos de la Tierra: todo lo que nos rodea –incluso nosotros mismos- está hecho de moléculas formadas por distintas clases de átomos. Moléculas que están muy cerca unas de otras, apenas separadas por una millonésima de milímetro (unas pocas veces su propio tamano). Es cierto, en experiencias de laboratorio, los físicos han “fabricado” vacíos mas notables, donde las moléculas están cien mil veces más lejos entre sí (a una décima de milímetro de distancia (la mínima distancia apreciable a simple vista). Pero para enfrentarnos con vacíos realmente importantes, tenemos que salir de nuestro planeta.
El primer escalón parece ser el espacio cercano, a unos cientos de kilómetros por encima de nuestras cabezas. Allí donde se pasean satélites, transbordadores y la Estación Espacial Internacional. Es el reino de la tenue atmósfera exterior de la Tierra. Y la verdad es que no está tan vacío como puede parecer, porque hay cerca de mil billones de moléculas de aire por metro cúbico. Muy poco, es cierto, comparado con la atmósfera baja del planeta, pero suficiente como para ofrecer cierta resistencia al avance de naves y otros aparatos en órbita. Para mejorar la calidad del vacío hay que irse más lejos.


Entre planetas y estrellas

A dos mil kilómetros de la superficie terrestre ya no queda el más mínimo rastro de atmósfera. Y aún así, el vacío absoluto brilla por su ausencia: las decenas, cientos y miles de millones de kilómetros que separan a los planetas del Sistema Solar, están bañados por el viento solar, una sutil corriente de partículas (protones y electrones) que nuestra estrella lanza segundo a segundo, y en todas direcciones. El viento solar es tan tenue, que sus partículas están separadas -en promedio- a un centímetro una de otra. Por lo tanto, en el espacio que separa a la Tierra y Marte, por ejemplo, habría 1 millón de partículas por metro cúbico. Ya es un vacío más interesante, pero todavía muy imperfecto.
El viento solar se va diluyendo de a poco, y apenas se siente más allá del Cinturón de Kuiper, donde está el planeta enano Plutón y sus incontables compañeros de hielo y roca. El vacío aumenta a medida que nos adentramos en el reino de las estrellas, donde la distancia ya no se cuenta en miles de millones de kilómetros, sino en años luz. Por término medio, la distancia entre dos estrellas de la Vía Láctea es de unos 10 años luz (unos 100 billones de kilómetros). Y más allá de ese impresionante aislamiento, lo que hay entre ellas no es mucho. Salvo en las nebulosas (aquellas colosales nubes de gas y polvo que flotan en el espacio, y que funcionan –gravedad mediante, como fábricas de estrellas), se calcula que en el medio interestelar hay, muy aproximadamente, un átomo por centímetro cúbico. O dicho de otro modo, un vacío cien veces mejor que el que los científicos pueden crear en los mejores laboratorios terrestres. No está mal, sin dudas. De todos modos, a veces, las supernovas (estrellas gigantes que explotan) pueden “limpiar” aún más el espacio circundante, dejando apenas unas mil partículas por metro cúbico. O una por litro. Ese es el máximo vacío que podemos encontrar en la galaxia. Pero hay mejores.


Vacíos intergalácticos

Las galaxias son enormes: la Vía Láctea, por ejemplo, mide unos 120 mil años luz de diámetro (y está formada por 200 a 400 mil millones de estrellas). Sin embargo, el espacio que hay entre cada galaxia es abrumador en comparación a su propio tamaño: por término medio, se estima que entre una galaxia y otra hay una distancia de diez veces su diámetro. O sea, alrededor de 1 millón de años luz.
Mucho espacio, evidentemente. Espacio donde cabría esperar bajísimas densidades de materia. Y así es, de todos modos, el mar intergaláctico no está enteramente vacío de materia: telescopios de rayos X han detectado que entre ellas también hay enormes zonas de gas, ligadas gravitacionalmente a las galaxias. Es un gas increíblemente tenue, pero tan caliente (a 100 millones de grados) que emite radiación que puede ser captada por los instrumentos de los astrónomos. Y por eso, aunque no se vea ópticamente, se sabe que existe. Parece que en estos colosales desiertos cósmicos, la densidad de la materia es parecida a la de las zonas más vacías de una galaxia (aquellas regiones barridas por supernovas): más o menos, 1.000 átomos por metro cúbico.
Podemos ir más allá. Las galaxias suelen agruparse en cúmulos, manadas que vagan por el universo. Y que a su vez, se unen formando estructuras mayores: los supercúmulos, que pueden contener miles de galaxias. La Vía Láctea y otras 40 galaxias vecinas forman el “Grupo Local”, que su vez, es una partecita del “Súper Cúmulo de Virgo”. Entre estas estructuras, existen extraordinarios volúmenes de espacio, donde se calcula que podría haber tan solo 1 átomo por metro cúbico. O incluso menos: a fines de los anos 90’, un grupo internacional de astrónomos, trabajando con el Telescopio Espacial Hubble y otros súper ojos instalados en el Norte de Chile, detectaron una de las regiones menos densas –aunque no las más grande- jamás observadas en el universo. Una laguna de espacio de unos 20 millones de años luz de diámetro, donde, a partir de evidencias indirectas (basadas en la absorción de la luz de una galaxia mucho más lejana), sólo parece haber un gas muy ténue, con una densidad de apenas 1 átomo cada diez metros. Nada, prácticamente. Y en los últimos años, se han encontrados cosas similares. Estas profundas e inmensas regiones parecen ser las zonas más vacías de materia –o de menor densidad- que existen en el cosmos.







Filamentos y burbujas
Más allá de la cantidad de átomos por unidad de distancia o de volumen, volvamos a lo macroestructural: los cúmulos y supercúmulos de galaxias se entroncan formando unas especies de “hilos”, que miden cientos de millones de años luz de largo: los “filamentos galácticos”. Son las máximas estructuras materiales del universo. A su vez, estas cuerdas de millones de galaxias -unidas por la gravedad- se entraman un complejos tejidos, cual telaranas tridimensionales. Y envuelven a “burbujas” de espacio mucho más grandes, llamadas, con toda lógica, “vacíos”. Allí no hay galaxias, sólo espacio, o a lo sumo, alguna que otra galaxia perdida.
A modo aproximado de queso suizo, los  filamentos galácticos y los vacíos conforman la arquitectura del universo en la máxima escala posible. No hay cosas más grandes. De todos modos, no es lo único que hay: surcándolo todo, también hay radiación, gravedad, y hasta una posible “energía oscura”, una especie de “anti-gravedad” descubierta en 1998, que sería inherente al tejido cósmico, y que estaría acelerando al universo. Pero esa es toda otra historia. 


Dicho todo esto, ya es hora de hablar de lo que, aparentemente, es el más grande espacio “vacío” jamás observado…


"La Gran Nada"

Gracias a grandes muestreos del universo, realizados con telescopios y radiotelescopios, los astrónomos han catalogado hasta el día de hoy unos 40 “vacíos” en un radio de 2 a 3 mil millones de años luz de nuestra galaxia. Entre ellos, están el famoso “Vacío del Boyero” (en dirección visual a la constelación de ese nombre), y los “Súper Vacíos del Sur y del Norte”. En general, estas enormes burbujas de espacio –carentes de galaxias, o casi-  miden 100 o 200 millones de años luz de diámetro. Lo que volumétricamente hablando equivale, aproximadamente, a 1 billón de anos luz cúbicos de casi nada. Un disparate inconcebible de espacio.
Y sin embargo, parece que hay “vacíos” de dimensiones aún más disparatadas: hace en 2008, un grupo de astrónomos de la Universidad de Minnesota se despachó con algo verdaderamente monstruoso. En un paper publicado en el prestigioso “Astrophysical Journal”, el doctor Lawrence Rudnick y sus colegas dan detallada cuenta de cómo tropezaron con algo que muchos ya llaman informalmente “la Gran Nada”, aunque su nombre oficial sea “Súper Vacío de Eridano”. Rudnick y los suyos combinaron datos provenientes del Very Large Array (una espectacular red de radiotelescopios instalados en Nuevo México), con las mediciones del satélite WMAP (que estudia la famosa “radiación de fondo cósmico de microondas”, una suerte de radiación fósil de los primeros tiempos del cosmos, y que bana todo el universo). Y así dieron con un parche de espacio donde prácticamente no hay “radio galaxias” (una clase muy peculiar de islas de estrellas que suelen repartirse en forma homogénea por todo el universo).
¿Números? El “Súper Vacío de Erídano” está a unos 6 a 10 mil millones de años luz de nosotros. Y lo más impresionante, claro: parece ser una burbuja de puro espacio que mide 1000 millones de años luz de diámetro. “Hasta ahora, nadie había encontrado un vacío tan grande, en realidad, nunca esperábamos encontrar uno de este tamaño”, dice Rudnick. Y por las dudas, enseguida aclara que su criatura “está mayormente vacía de materia convencional y también de materia oscura, pero esta llena de radiación y energía”, como todo el espacio (la materia oscura es una misteriosa entidad física que supera a su contrapartida por 5 o 10 a uno, y que más allá de no poder verse, puede detectarse por su influencia gravitatoria).


Desafío a la teoría

Pero más allá de su espectacularidad, este hallazgo es todo un problema: “lo que hemos encontrado no es normal, no encaja con la teoría, ni con estudios observaciones, ni con simulaciones por computadoras”, dice Liliya R. Williams, integrante del equipo de Rudnick. Simplemente, el “Súper Vacío de Eridano” esdemasiado grande. Pone en serios aprietos a los modelos cosmológicos actuales: los 14 mil millones de años de edad del universo, no parecen suficientes como para que la gravedad haya “limpiado” de materia a semejante burbuja de espacio. Una de las reglas de oro de la ciencia es que “ante anuncios espectaculares, hacen falta pruebas espectaculares”. Por eso, Rudnick y sus colegas siguen revisando todos sus datos, y esperan muy confiados las confirmaciones de otros investigadores para confirmar (o no) la existencia de esta verdadera insolencia cosmológica.
Por definición, el “Súper Vacío de Eridano” es invisible. Y sin embargo, su carácter absolutamente extraordinario nos tienta a imaginarlo de algún modo. Y podemos: la constelación de Erídano es vecina a la de Orión, donde brillan las Tres Marías. Pues bien: en estas noches de verano ubiquemos al famoso trío en el cielo. Y luego, llevemos la vista bien arriba y a su izquierda: ocupando una impresionante porción de cielo equivalente a 40 Lunas Llenas en fila, y a una distancia de miles de millones de años luz, está “La Gran Nada”. Uno de los mayores dominios del imperio del vacío: el universo.