Los científicos saben dónde podrían estar los extraterrestres, pero los humanos nunca los veremos

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Los humanos de todas las culturas se han sentido atraídos siempre por el misterio de los horizontes. Este impulso ha conducido a peligrosos viajes a través de la tierra, los océanos y el espacio exterior, pero aún falta por revelar los secretos de la frontera final: el horizonte cosmológico o el borde del universo observable.

Como su nombre lo indica, el universo observable es todo lo que los humanos podemos ver desde la Tierra con nuestros cada vez más sofisticados observatorios. A medida que nuestra visión astronómica se ha desarrollado a lo largo de los siglos, hemos descubierto que mirar al espacio también es una forma de viajar en el tiempo al pasado. Si miras una estrella como Sirius, que está a ocho años luz de distancia, lo que ves es una imagen de ella de hace ocho años, cuando emitió la luz de estrella que llega hasta tus ojos. Cuanto más lejos se encuentra un objeto en el espacio, más distante está también en el tiempo, por ello continúa llegando a la Tierra la luz de estrellas que murieron mucho antes de que naciera nuestro planeta .

Estos impresionantes avistamientos son suficientes para mantener a la humanidad ocupada con nuevos descubrimientos mientras existamos. Dicho esto, el universo observable que nos rodea es absolutamente infinitesimal en comparación con las dimensiones del vasto universo que, de hecho, puede ser infinito.

La distancia a la que podemos mirar directamente en el tiempo tiene límites debido al resplandor de la radiación de fondo de microondas, la luz más antigua del universo, que ya brillaba cuando el universo tenía unos 400,000 años. También hay límites en cuanto a qué tan lejos podemos mirar en la profundidad del espacio debido al horizonte cosmológico, un límite que divide el universo observable de toda la extensión invisible más allá de él.

¿Qué podría estar más allá de nuestra vista, en el vasto universo no observable? ¿Podría contener algún tipo de física exótica, de mundos nuevos o incluso de formas de vida extraterrestres? ¿Y este reino oculto permanecerá fuera de nuestro alcance para siempre? Sigue leyendo, pero ten cuidado: esta es la parte del universo de la que se dice "aquí hay dragones".

Dado que el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años y que la luz viaja a la misma velocidad, parece algo intuitivo que el radio del universo sería de 13.800 millones de años luz. Pero hay algo que puede moverse incluso más rápido que la luz: la expansión del universo mismo.

El universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, lo que significa que la luz que viaja desde objetos lejanos tiene más terreno que cubrir a medida que el universo envejece y se disgrega con el paso del tiempo.

"Es más fácil para un fotón pasar del punto A al B en el universo temprano que en el universo tardío, porque en el universo temprano A y B se encontraban mucho más cerca uno del otro", nos explicó en una llamada telefónica Malcolm Fairbairn, cosmólogo del King's College de Londres.

Por ejemplo, la radiación de fondo de microondas es un tenue resplandor que vemos en todas las direcciones que se emitió cuando el universo tenía apenas unos cientos de miles de años. Mientras que esta antigua luz viajaba hacia la Tierra, su origen se distanció más de nosotros debido a la expansión del universo. Los fotones de esta radiación pueden tener alrededor de 13 mil millones de años, pero provienen de una región que ahora se encuentra a 46 mil millones de años luz de la Tierra —o 440 "yottametros", la unidad más grande del sistema métrico—, suponiendo que la tasa de inflación cósmica sea constante.

"Tan pronto como las personas comenzaron a darse cuenta de que el universo se estaba expandiendo, empezaron a pensar en el hecho de que la distancia desde la cual se pueden recibir señales depende de cómo se haya expandido el universo en el pasado", dijo Fairbairn.

Esa distancia es el horizonte cosmológico, también conocido como horizonte de partículas, y retrocede a medida que el universo envejece. Si aún hay vida inteligente en nuestro sistema solar en mil millones de años, esos observadores podrían descubrir "nuevas" galaxias y estrellas cuando su luz finalmente llegue a la Tierra.

Pero el horizonte cosmológico no es el único límite clave que los científicos han identificado en escalas cósmicas. Una de las peculiaridades de vivir en un universo en expansión es que cuanto más distante es un objeto, más rápido se aleja de la Tierra. En cierto límite, llamado horizonte o esfera de Hubble, los objetos comienzan a alejarse más rápido que la velocidad de la luz.

El horizonte cosmológico es actualmente más amplio que el horizonte de Hubble por unos pocos miles de millones de años luz. En un giro fascinante de las cosas, esto nos permite observar objetos que se alejan de nosotros a velocidades "superluminales" que son más rápidas que la velocidad de la luz.

Estos objetos no se están moviendo a través del espacio más rápido que la luz, lo cual es imposible según la física conocida. Más bien, el espacio-tiempo mismo está superando la velocidad de la luz. Esto significa que si los extraterrestres evolucionaron en alguna galaxia distante que vemos más allá del horizonte de Hubble, pero dentro del horizonte cosmológico, nunca podríamos contactarlos. Cualquier señal o mensaje que enviemos, incluso a la velocidad de la luz, nunca podría alcanzar la expansión superluminal del espacio fuera del horizonte de Hubble.

Nadie sabe qué hay más allá del horizonte; pero teóricamente, no hay razón para pensar que el universo fuera de él sea radicalmente diferente de lo que vemos dentro de él.

"Todo lo que se puede hacer desde el punto de vista de la observación, es exactamente lo mismo más allá del horizonte que antes del horizonte", dijo Fairbairn. "La gente ha intentado ver, por ejemplo, si las cosas cambian gradualmente a medida que nos acercamos al horizonte y, por lo que han podido ver hsta haorapueden ver, no hay evidencia de eso".

Esta coherencia predicha entre el universo observable y no observable podría ser decepcionante para las personas que disfrutan soñando con reinos desconocidos y exóticos que se encuentran más allá de cada nuevo horizonte. Pero esta homogeneidad cósmica también podría darle peso a una de las ideas más jugosas de la ciencia: la posibilidad de que la vida haya evolucionado en otras partes del universo.

Durante décadas, los científicos han luchado por cuadrar la probabilidad teórica de que exista vida extraterrestre con la completa falta de evidencia observacional que sostenga esta idea, una tensión que se conoce como la paradoja de Fermi.

Tomonori Totani, astrofísico de la Universidad de Tokio, propone que la paradoja podría abordarse ampliando el alcance de los posibles eventos de "abiogénesis", que es el término que se refiere al proceso de los orígenes de la vida. En lugar de enfocarse en el surgimiento de la vida dentro del universo observable, Totani estudia la probabilidad de abiogénesis en "todo el universo inflacionario", incluido todo lo que está más allá del horizonte cosmológico, según un estudio publicado en febrero en la revista científica Scientific Reports.

"El origen de la vida es sin duda la mayor pregunta en la ciencia, y quería pensarlo desde el punto de vista de un astrofísico", dijo Totani en un correo electrónico. "Fue bastante natural para mí pensar en la probabilidad de abiogénesis más allá del universo observable, porque todos los astrofísicos que estudian cosmología saben que el tamaño del universo real es mucho más grande que el universo observable".

De hecho, el universo entero puede no tener límites en absoluto. Desde esta perspectiva, no es de extrañar que no hayamos encontrado signos de vida compleja en un tamaño de muestra tan pequeño. Quizás eso significa que la evolución de los seres conscientes en la Tierra es un evento singular dentro del horizonte cosmológico.

"Algunas personas dicen que la abiogénesis por reacciones aleatorias es imposible debido a una probabilidad demasiado baja, incluso dentro del universo observable", señaló Totani. "Sin embargo, si la vida puede emerger en el tamaño real de un universo inflacionario, no hay dificultad para explicar la existencia de la vida en la Tierra".

Totani no es el primer científico en considerar la idea de que la vida podría ser abundante en el universo no observable. Por ejemplo, cita un estudio de 2007 realizado por Eugene Koonin, investigador principal del Centro Nacional de Información Biotecnológica, que sugiere que un universo infinito, que podría contener un "multiverso" de muchos universos, haría que el surgimiento de la vida sea algo "inevitable".

"En contraste con los modelos cosmológicos tradicionales de un universo único y finito, esta visión del mundo explica el origen casual de un número infinito de sistemas complejos, incluso cuando la probabilidad de que surja algún sistema complejo en cualquier región del multiverso es extremadamente baja", dijo Koonin en el estudio.

"Este cambio de perspectiva tiene profundas implicaciones para la historia de cualquier fenómeno, y la vida en la Tierra no puede ser una excepción", concluyó.

Si bien esta es una hipótesis satisfactoria para resolución de la paradoja de Fermi, hace que a la vez nos resulte insoportable imaginar que más allá del horizonte cosmológico el universo podría estar repleto de alienígenas inteligentes, y que jamás podremos contactarlos.

Probablemente no. Eso se lo puedes agradecer a la energía oscura, una fuerza misteriosa que los científicos creen que impulsa la expansión del universo. Si bien es posible que recibamos algo de luz nueva desde más allá del horizonte actual durante los próximos miles de millones de años, el universo del futuro lejano se habrá expandido tanto que cualquier observador que sobreviva en la Vía Láctea probablemente solo podrá ver los sistemas galácticos más cercanos.

“Si el universo estuviera lleno de cosas normales como materia y radiación, trozos de distintas cosas y fotones, y simplemente nos sentáramos aquí y esperáramos lo suficiente, podríamos alcanzar a ver cada vez más en la distancia a medida que el horizonte retrocediera más y más”, dijo Fairbairn. "Pero gracias a la energía oscura, no parece que eso vaya a suceder y, de hecho, no podremos ver más allá del horizonte".

Pero esta perspectiva sombría no descarta que haya nuevos descubrimientos alucinantes sobre partes del universo que actualmente no son observables. Los cosmólogos están particularmente ansiosos por ver si pueden detectar ondas gravitacionales, que son ondas en la estructura del espacio-tiempo que se produjeron en los milisegundos que siguieron al Big Bang, una era que nunca antes se había investigado directamente.

Los científicos ya han descubierto cómo detectar las ondas gravitacionales producidas por interrupciones en el espacio-tiempo, como las colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, que son eventos que están ocurriendo en tiempos cósmicos relativamente modernos. Pero también hay ondas extrañas que pueden haber sido creadas por procesos físicos exóticos en los momentos inmediatamente posteriores al nacimiento del universo.

"Esperamos poder ver ondas gravitacionales producidas por procesos inconcebibles y fundamentales para el universo primitivo", dijo Fairbairn. "Hay muchos mecanismos diferentes por los cuales se pueden producir ondas gravitacionales en la primera fracción de segundo después del nacimiento del universo", continuó, "cuando se producen transiciones de fase en las que se pasa de un tipo de física a otro".

Se espera que la firma teórica de estas ondas sea un zumbido estocástico que emana de todas las direcciones, muy similar a la radiación de fondo de microondas. Pero mientras que la radiación de fondo de microondas se emitió cientos de miles de años después del Big Bang, estas ondas en el espacio-tiempo debieron surgir antes que cualquier otra señal conocida.

"Siempre hemos estado limitados por esta especie de pared que nos rodea, la radiación cósmica de fondo de microondas, porque la luz no puede atravesarla", dijo Fairbairn. “Pero, en principio, la radiación de fondo de microondas no interfiere en lo más mínimo con las ondas gravitacionales, por lo que es posible ver más allá de ella y más atrás en el tiempo. Eso podría decirnos más sobre cómo cambió el horizonte en el pasado".

Los futuros observatorios de ondas gravitacionales, como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea, podrían sintonizar esta retroalimentación de onda. Si bien esto no rompería el horizonte cosmológico, sí nos permitiría explorar finalmente y de manera directa la era antes de que el universo cumpliera un segundo de existencia.

"Antes de eso, realmente, no tenemos ni un solo dato", dijo Fairbairn. "Entonces, cualquier tipo de información que podamos obtener sobre ese período sería sorprendente".

Es cautivante pensar que más allá de lo que lograremos ver, incluso con nuestros mejores telescopios, hay un universo entero que tal vez esté lleno de alienígenas inteligentes que lidian con sus propios horizontes cosmológicos. A pesar de lo difícil que pueda ser para los humanos aceptar que no hay una forma realista de traspasar este horizonte, debemos consolarnos con el hecho de que el universo observable es bastante impresionante, aun cuando sea un fragmento muy pequeño de una entidad potencialmente infinita.