Los vacíos cósmicos: ¿realmente están vacíos de materia?

Los vacíos cósmicos, esas vastas regiones del espacio que parecen desprovistas de materia, han sido objeto de estudio reciente. Si se eliminan todos los componentes como materia, neutrinos, materia oscura, rayos cósmicos y radiación de las partes más profundas de estos vacíos, lo que queda es simplemente espacio vacío. Aunque esto pueda sonar paradójico, los vacíos están llenos del vacío del espacio-tiempo, y esto no es lo mismo que "nada".

La clave radica en que el vacío del espacio-tiempo contiene algo. O, más precisamente, está impregnado de campos cuánticos. En la teoría cuántica de campos, las partículas que constituyen nuestra existencia, como electrones y quarks, no son realmente partículas en el sentido convencional. Lo que consideramos como partículas son en realidad manifestaciones de objetos más profundos y fundamentales: los campos.

Cada tipo de partícula tiene un campo asociado, y estos campos llenan completamente cada centímetro cúbico de espacio y tiempo. Han existido desde el Big Bang y ocupan cada rincón del universo. Cuando observamos un electrón moviéndose, lo que realmente vemos es una excitación o vibración de ese campo fundamental que se ha cohesionado y está viajando. Sin embargo, incluso si se eliminan todas las partículas, el campo en sí permanece.

Este campo tiene energía, la cual se puede calcular a través del principio de incertidumbre de Heisenberg. Al intentar calcular cuánta energía hay en el vacío, se obtienen respuestas que varían desde una cantidad extrema de energía hasta una cantidad infinita. Esta energía tiene un efecto que denominamos "energía oscura", un término que se utiliza para describir la aceleración de la expansión del universo.

A pesar de que sabemos que la energía oscura está presente, su cantidad en el vacío no es muy grande, pero tampoco es cero. En lugares densos del universo, la energía oscura no tiene efecto. En la Tierra, la densidad de materia es tan alta que cualquier efecto de la energía oscura se anula. Por ejemplo, si se eliminara la energía oscura, las trayectorias de las pelotas de béisbol lanzadas seguirían siendo las mismas, y los alimentos en el microondas tardarían el mismo tiempo en cocinarse.

Lo mismo ocurre con las galaxias y los cúmulos de galaxias. Sin embargo, en los vacíos cósmicos, donde la materia es escasa, la energía oscura tiene un papel fundamental. En estos vacíos, la energía oscura está acelerando la expansión del universo. No se está produciendo en lugares densos como galaxias o cúmulos, sino únicamente en los vacíos. Estos vacíos no solo se vacían para formar la red cósmica; ellos mismos están en expansión, desgarrando la red cósmica a medida que lo hacen.

Por lo tanto, aunque los vacíos están vacíos de materia, están llenos de energía oscura. Esto significa que, sin importar a dónde se dirija uno en el universo, ya sea a una galaxia cercana o al interior más profundo de un vacío, nunca se estará completamente solo.

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