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Confidencial
Avi Loeb
Si encontramos vida en el sistema solar tendrá enormes consecuencias para la ciencia, pero descubrir una sonda interestelar cerca de la Tierra lo cambiará todo para toda la humanidad
Si optáramos por desplazar materia en línea recta a través del universo observable, ¿cuál sería la masa media de materia por unidad de superficie que recogería nuestra pala? Para responder a esta pregunta, hice un cálculo sencillo antes de mi carrera matinal al amanecer.
La respuesta depende de la distancia que recorra la pala. Proyectando toda la materia hasta la galaxia más lejana, MoM-z14, descubierta el mes pasado por el telescopio Webb a un corrimiento al rojo cósmico de 14.44, o lo que es equivalente, 280 millones de años después del Big Bang, la respuesta es de aproximadamente 0.5 gramos por centímetro cuadrado, del orden de la masa por unidad de superficie de un pulgar.
Esto establece la regla empírica cósmica: el universo observable produce en promedio tanta masa por unidad de superficie como un pulgar.
Este presupuesto de masa incluye principalmente materia oscura, cuya naturaleza es desconocida. La materia ordinaria representa solo el 16% del presupuesto total, o 0.08 gramos por centímetro cuadrado hasta MoM-z14, del orden de la densidad de masa superficial de una uña.
El cosmos actual está muy enrarecido. La masa media de materia por unidad de volumen cósmico es de solo 2.8×10−30 gramos por centímetro cúbico, aproximadamente 30 órdenes de magnitud inferior a la densidad de masa de los sólidos conocidos.
La densidad es tan baja que, incluso al integrarla sobre distancias cósmicas de miles de millones de años luz, la densidad de masa superficial resultante es minúscula.
Aunque la materia se distribuye de manera casi uniforme cuando se promedia en grandes escalas dentro del volumen cósmico observable, gran parte de ella se agrupa en objetos de pequeñas escalas espaciales, como galaxias, estrellas y planetas. Curiosamente, la masa media por unidad de superficie a través del núcleo de la galaxia Vía Láctea también es del orden de un gramo por centímetro cuadrado, con la distinción de que el núcleo galáctico está dominado por gas y estrellas en lugar de materia oscura.
El tamaño del núcleo es del orden de diez mil años luz, un millón de veces más pequeño que la escala del horizonte cósmico, pero la masa del núcleo por unidad de volumen es un millón de veces mayor que el valor promedio cósmico, lo que hace que las densidades superficiales galáctica y cósmica sean similares.
Este resultado es importante para la lente gravitacional de la luz por los núcleos galácticos, que depende de su masa proyectada por unidad de superficie.
Colocar el núcleo de una galaxia como la Vía Láctea a mitad de camino del horizonte cósmico da como resultado múltiples imágenes de una fuente de luz más lejana, como un cuásar. Aparecen múltiples imágenes cuando la densidad superficial de la galaxia excede un valor crítico para la lente gravitacional.
La densidad superficial crítica sobre distancias cosmológicas resulta ser de aproximadamente un gramo por centímetro cuadrado, el mismo valor que caracteriza la regla empírica cósmica.
Otra coincidencia interesante es que el gas cósmico primordial de electrones y protones libres se vuelve opaco a la luz por encima de una densidad superficial umbral de 2.5 gramos por centímetro cuadrado, aproximadamente un orden de magnitud por encima del valor de la regla empírica cósmica.
Esta densidad superficial umbral de materia ordinaria está dictada por la relación entre la masa del protón y la sección eficaz de Thomson para la dispersión de la luz por electrones libres. Esta coincidencia hace que los núcleos gaseosos de algunas galaxias sean opacos.
Como se explica en el libro de texto «Las primeras galaxias en el universo», que escribí con mi antiguo alumno Steve Furlanetto, el hidrógeno cósmico fue disociado (reionizado) por la luz estelar de las galaxias tempranas a un corrimiento al rojo de aproximadamente 6, donde la densidad superficial cósmica estaba muy por debajo de 2.5 gramos por centímetro cuadrado.
Dado que la materia ordinaria representa solo el 16% del presupuesto de masa de la materia cósmica, el universo permaneció mayormente transparente hasta la era de las primeras galaxias, lo que permitió al telescopio Webb detectar MoM-z14.
La pequeña opacidad electrónica después de la reionización fue medida en aproximadamente un 6% por el satélite Planck, basándose en el suavizado relacionado de las fluctuaciones de brillo del fondo cósmico de microondas en escalas más pequeñas que el horizonte en la reionización.
Esta radiación de fondo de microondas reliquia emanó 400.000 años después del Big Bang. Antes de ese momento, la sopa primordial de protones y electrones libres era lo suficientemente caliente y densa como para ser opaca a la radiación primordial.
Como resultado, nuestros telescopios no pueden observar a través de la densa niebla de electrones en épocas cósmicas anteriores.
El shock de descubrir vida extraterrestre
Aunque la densidad superficial cósmica promedio es tan baja como la de un pulgar, las entidades más densas podrían ser de mayor interés para nosotros.
Mientras estaba en mis divagaciones matutinas sobre las densidades superficiales cósmicas, un reportero del periódico croata Večernji list me pidió que comentara sobre las entidades de alta densidad más emocionantes que podríamos encontrar: «¿Qué pasaría si apareciera evidencia de vida extraterrestre en la Tierra? ¿O en el espacio? ¿Cómo reaccionarían los líderes mundiales y qué significaría para las religiones del mundo?». Mi respuesta fue la siguiente:
«El descubrimiento de vida extraterrestre tendría implicaciones dramáticas para la humanidad. El impacto dependerá de la forma de vida que se encuentre. Si se trata de microbios en la superficie de Marte, en las nubes de Venus, bajo el hielo superficial de Europa o Encélado, o en los océanos de metano y etano de Titán, tendrá un gran valor científico.
La pregunta de seguimiento más emocionante sería si esa forma de vida está hecha de los mismos componentes genéticos que la vida en la Tierra, que comenzó a partir de un único Último Ancestro Común Universal (LUCA), hace aproximadamente 4.2 miles de millones de años.
Pero si el hallazgo implica vida inteligente más allá de la Tierra, el impacto sería mucho más dramático, porque implicaría que podríamos no ser los seres más inteligentes del barrio cósmico.
Podríamos aprender de la inteligencia alienígena más de lo que podemos aprender de nuestros futuros sistemas de inteligencia artificial. El descubrimiento cambiará nuestra perspectiva sobre nuestro lugar en el universo e inspirará la exploración espacial.
El descubrimiento de dispositivos tecnológicos sofisticados cerca de la Tierra significaría que nuestros gobiernos podrían no ser capaces de protegernos de una amenaza extraterrestre.
Esto reestructuraría la gobernanza mundial y cambiaría nuestro estado mental, ya que podríamos darnos cuenta de que no estamos en la cima de la cadena alimenticia cósmica.
Los líderes religiosos tendrán que admitir que Dios, si existe, puede no estar criando a ‘un solo hijo’ y que nuestra civilización tiene hermanos».
Después de enviar mi mensaje de respuesta, tuve un pensamiento final. Como todos sabemos por experiencia en una cita a ciegas, los objetos cercanos con una gran densidad superficial podrían ser mucho más interesantes que el resto del universo.
Avi Loeb es jefe del proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The first sign of intelligent life beyond earth.
