Los astrónomos no se lo explican: hallan una partícula de luz que ha llegado intacta a la Tierra desde la otra punta del universo sin chocar con nada

Una partícula de luz llegó a la Tierra después de atravesar buena parte del universo observable, algo que, en teoría, no tendría que haber sucedido nunca. En este marco, los detectores que la registraron confirmaron que se trataba de un fotón con una energía extrema, procedente de una de las explosiones más violentas jamás observadas en el cosmos.

Y desde que se conoció el dato, varios equipos de investigación intentan explicar cómo logró sobrevivir a un trayecto que, según la física conocida, debería haberla destruido varias veces por el camino antes de llegar hasta nosotros. La respuesta, de confirmarse con nuevas observaciones, obligaría a revisar una de las bases más sólidas de la física moderna.

Lo que se sabe hasta el momento de la partícula de luz que desafía las leyes de la física

El protagonista es un fotón (la partícula elemental que compone la luz) con una energía de 300 teraelectronvoltios, la más alta jamás atribuida a un fotón procedente de un estallido de rayos gamma.

Este procedía de una galaxia situada a unos 2.000 millones de años luz, tan lejana que esa luz partió cuando en la Tierra apenas existían organismos unicelulares. El hallazgo fue publicado en la revista Physical Review Letters, firmado por los físicos italianos Giorgio Galanti y Marco Roncadelli.

Téngase presente que, según la física convencional, un fotón de semejante energía debería haber chocado con la radiación de fondo de microondas (el resplandor que quedó del Big Bang) mucho antes de llegar hasta aquí, y desintegrarse en el proceso.

Inclusive, su energía superaba en más de veinte veces la que se alcanza en las colisiones del CERN, el mayor acelerador de partículas construido por el ser humano.

Fue la explosión más brillante jamás registrada: ¿De dónde vino esta partícula de luz?

El fotón procedía de GRB 221009A, un estallido de rayos gamma detectado el 9 de octubre de 2022 y apodado por la comunidad científica como the BOAT (‘el más brillante de todos los tiempos’, por las siglas en inglés).

Y según observaciones posteriores, fue hasta 70 veces más intenso que el anterior récord, y se calcula que un evento de esa magnitud ocurre, como mucho, una vez cada 10.000 años.

La señal fue captada por Carpet, un instrumento del Observatorio de Baksan situado en el Cáucaso ruso y especializado en rayos cósmicos de energías extremas, y confirmada después por la colaboración LHAASO y por los telescopios espaciales Swift y Fermi, de la NASA.

Recordemos que estos estallidos se producen, según la teoría más aceptada, cuando el núcleo de una estrella mucho más masiva que el Sol colapsa y da origen a un agujero negro.

La explicación que baraja la ciencia para este fenómeno

Los propios autores del estudio, Galanti y Roncadelli, apuntan a una posible ruptura, mínima pero real, de la invariancia de Lorentz: un principio que sostiene que las leyes de la física deben ser las mismas para cualquier observador, sin importar su velocidad.

Si esa simetría se rompiera a escalas extremas, ligadas a la gravedad cuántica, un fotón como este podría esquivar las colisiones que en teoría deberían haberlo destruido.

Los investigadores descartaron que la explicación esté solo en las llamadas partículas tipo axión, otra hipótesis barajada en un primer momento.

En la misma línea, un dato reforzó su teoría: el fotón llegó con casi una hora de retraso respecto a otros fotones de menor energía del mismo estallido, un desfase que la propia teoría de la violación de Lorentz había anticipado antes de comprobarse con datos reales.

¿Y qué vendría a simbolizar este hallazgo para la física?

Si la hipótesis se confirma con nuevas observaciones, supondría la primera prueba experimental de que la teoría de la relatividad de Einstein deja de cumplirse a energías extremas, algo que hasta ahora solo existía sobre el papel en algunos modelos de gravedad cuántica.

Por ahora, la comunidad científica trata el resultado con cautela. Observatorios como LHAASO, en China, ya monitorizan el cielo en busca de un segundo fotón con estas características para poder confirmarlo.

Para concluir, cabe remarcar que la búsqueda de señales de este tipo lleva más de dos décadas en marcha, desde que los primeros modelos teóricos de gravedad cuántica predijeron pequeñas violaciones de este tipo a energías extremas.

Hasta ahora, ningún experimento en la Tierra ni ninguna observación astronómica había ofrecido un candidato tan sólido como este fotón procedente de GRB 221009A.