Los tres misteriosos factores que hicieron posible nuestro universo

A pesar de lo que se puede leer en los libros de historia sobre los últimos diez mil años de la civilización humana, la realidad es que debemos nuestra existencia a tres héroes anónimos en el amanecer del universo, un millón de veces más atrás en el tiempo.

Sin la materia oscura nosotros no existiríamos porque no se hubieran formado ni estrellas ni planetas, el carbono o el oxígeno no se habría producido y no sería posible la química de la vida tal y como la conocemos.

El primero y más importante es la materia oscura. Desde que Fritz Zwicky se dio cuenta en 1933 de que la mayor parte de la materia del universo no interactúa con la luz, aprendimos que esta cualidad permitía a la materia oscura mantener la heterogeneidad fósil que sobrevivió al universo primitivo. Al principio la materia ordinaria se acopló a la luz y sus heterogeneidad primordial (de la observada naturaleza "adiabática") fueron amortiguadas 400.000 años después del Big Bang por la difusión de la luz en la escala masiva de las galaxias. Sin la materia oscura, las galaxias como la Vía Láctea nunca se habrían formado porque las perturbaciones primordiales que las sembraron se habrían amortiguado. La materia oscura mantuvo la memoria de la heterogeneidad de esas semillas y les permitió crecer hasta convertirse en galaxias porque la materia oscura no fue influenciada por la luz. Sin la materia oscura, las semillas primordiales se habrían eliminado y no habrían florecido en galaxias como la Vía Láctea. Nosotros no existiríamos porque no se hubieran formado ni estrellas ni planetas, el carbono o el oxígeno no se habría producido y no sería posible la química de la vida tal y como la conocemos.

¿Qué es la materia oscura? Todavía no lo sabemos. La materia oscura parece una salvavidas anónima que hizo posible nuestra existencia pero a la que no podemos expresar nuestra gratitud hasta que nuestros sensores en el laboratorio o los telescopios revelen su identidad. Avergüenza que no hayamos descubierto todavía la naturaleza de la mayor parte de la materia del universo después de un siglo de dilatados esfuerzos, con premios Nobel concedidos a cosmólogos que cuantificaron la abundancia de desconocidos componentes oscuros en el presupuesto de la masa cósmica.

Resulta asombroso que la materia oscura no dé señal de su existencia en el sistema solar. Combinado con la constatación de que los dos primeros objetos interestelares descubiertos en la última década, `Oumuamua y CNEOS 2014-01-08, no se parecen en nada a los objetos conocidos del sistema solar, está claro que todavía tenemos mucho que aprender sobre la materia que forma nuestro barrio cósmico.

Pero mucho antes de que la materia oscura acudiera a nuestro rescate, tuvo que producirse un ligero exceso de materia ordinaria sobre la antimateria. Materia y antimateria se habrían aniquilado mutuamente en radiación pura si hubiera habido una simetría perfecta y nunca habríamos existido. No conocemos el proceso que desencadenó el excedente de materia sobre antimateria, una minúscula fracción de una parte entre mil millones. Una vez más, debemos nuestra existencia a otro héroe no reconocido de nuestro pasado.

Por último, sabemos que las condiciones cósmicas iniciales eran casi uniformes con ligeras perturbaciones (una parte entre cien mil) que crecieron con la inestabilidad gravitatoria hasta convertirse en galaxias como la Vía Láctea, en las que el gas se fragmentó en estrellas como el Sol, alrededor de las cuales el material sobrante se fragmentó a su vez en planetas como la Tierra en los que surgió la vida tal y como la conocemos. La visión global es que nuestro universo comenzó con un estado muy simple y, por tanto, improbable, incrementando su complejidad gracias a la inestabilidad gravitacional que agrupó la materia en objetos. Cuando comencé mi carrera en astrofísica, se argumentaba que los modelos cosmológicos partían de un estado inicial simple porque había una escasez de datos observacionales para describirlo. Cuatro décadas después tenemos muchos más datos y hemos podido confirmar que, efectivamente, el estado inicial era simple. Si el estado inicial hubiera sido caótico, nunca se hubieran dado las condiciones de habitabilidad actuales.

Pero, ¿por qué existieron estas condiciones iniciales en lugar de un estado inicial desorganizado? Cuando visito las habitaciones de mis hijas pequeñas cada mañana, las encuentro en uno de los estados más desorganizados posibles. Me consuela pensar que éste es el resultado probable, dado que hay muchos más estados desorganizados que los pocos organizados. ¿A quién debemos agradecer la organización de las condiciones de nuestro universo primigenio?

A menudo esas condiciones se atribuyen a la inflación cósmica, pero sus promotores suelen partir de un estado precedente uniforme, asumiendo el estado inicial especial en lugar de derivarlo. Conocemos las dificultades para deducir la inflación cósmica a partir de los estados más probables y altamente homogéneos que la habrían precedido. Por tercera vez, debemos nuestra existencia a un héroe desconocido.

Estos héroes desconocidos reflejan nuestra ignorancia sobre nuestras raíces cósmicas. Desde este punto de pista, los cosmólogos parecen huérfanos en busca de sus padres perdidos.

Si el universo fue creado en un laboratorio, los que estuvieran en sus batas blancas de laboratorio hubieran preferido un estado inicial uniforme organizado con una geometría plana, porque requiere la cantidad mínima de energía total para la producción de un universo bebé. Y su receta para un universo habitable habría añadido los condimentos de materia necesarios, con la suficiente materia oscura y un ligero extra de materia sobre antimateria, que darían lugar al nacimiento de seres inteligentes desde la sopa cósmica.

Una vez que descubramos cómo unificar la mecánica cuántica y la gravedad, podremos seguir esta receta y crear un universo bebé habitable que dé lugar a la vida tal y como la conocemos. Un mal ‘chef cósmico’ añadiría muy poca materia oscura o un exceso de materia a la mezcla, cocinando un universo sin vida. Por supuesto, esos universos esterilizados no tendrían descendencia porque carecerían de científicos que puedan descubrir cómo hacer un nuevo universo bebé. La selección natural favorece a los universos bebé con la correcta mezcla cósmica para producir descendencia.

Para reproducir nuestro universo habitable necesitamos conocer la identidad de esos tres héroes anónimos que nos posibilitaron nuestra existencia. Podemos encontrar la respuesta por nosotros mismos o descubrir un niño más inteligente en nuestro bloque cósmico que ya lo haya averiguado. Resolver estos tres misterios sobre nuestras raíces cósmicas sería lo primero que haría si alguna vez nos encontramos con cosmólogos extraterrestres.