El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), a través del proyecto europeo UNDARK y junto al CERN, ha reunido a especialistas internacionales en cosmología, astrofísica y física teórica para analizar algunas de las discrepancias que están poniendo a prueba nuestra comprensión actual del Universo. Distinguir si se deben a efectos todavía no comprendidos en las observaciones o si esconden fenómenos físicos desconocidos aún por descubrir.

Sabemos más sobre el Universo que en ningún otro momento de la historia y podemos medir algunas de sus propiedades con una precisión extraordinaria. Sin embargo, cuanto más afinamos nuestra mirada, aparecen mediciones que no terminan de encajar entre sí.

¿Estamos midiendo algo mal o estamos empezando a ver las primeras señales de una física que todavía desconocemos?

Esta pregunta ha centrado “UNDARK 2026: Illuminating Cosmic Discord”, celebrado del 7 al 11 de septiembre en el CERN. El encuentro, impulsado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a través del proyecto europeo UNDARK junto al CERN, reunió durante cinco días diferentes perspectivas observacionales y teóricas para analizar algunas de las principales tensiones de la cosmología actual.

El objetivo ha sido precisamente combinar dos aproximaciones complementarias. El IAC aportó su experiencia cosmológica, astrofísica y observacional, mientras que el CERN contribuyó desde la física fundamental y la cosmología teórica. Para Jorge Martín Camalich, investigador del IAC y coordinador de UNDARK, comprender si las discordancias actuales representan una ruptura del modelo cosmológico o proceden de efectos sistemáticos requiere poner ambas perspectivas frente a frente.

Cuando la precisión empieza a revelar las grietas

La cosmología ha entrado en una etapa en la que el modelo cosmológico estándar, conocido como ΛCDM, está siendo sometido a pruebas experimentales y observacionales que en algunos casos alcanzan una precisión cercana al 1 %. Es la denominada cosmología de precisión.

Y precisamente ahí, explica Camalich, comienzan a aparecer las preguntas más interesantes: “en esta frontera estamos viendo cómo se están descosiendo las costuras del modelo.”

La expresión no significa que ΛCDM haya dejado de funcionar. Al contrario: el modelo ha tenido un enorme éxito describiendo la evolución del Universo. La cuestión es determinar qué significan las discrepancias que aparecen cuando se llevan las observaciones hasta niveles de precisión cada vez mayores.

Una posibilidad es que todavía existan errores sistemáticos o fenómenos astrofísicos que no comprendemos suficientemente bien y que estén afectando a la interpretación de las observaciones. Pero existe otra posibilidad mucho más profunda: que varias de esas discordancias respondan a un patrón común y estén indicando una nueva descripción del Universo.

Para Camalich, estamos ante una frontera especialmente fértil para la ciencia: “Cuando llegamos ahí, aparecen cosas que empezamos a no comprender. Y ahí es precisamente donde queremos estar, porque es donde podemos aprender cosas nuevas.”

¿Errores en las mediciones o nueva física?

Resolver esta pregunta exige avanzar simultáneamente por dos caminos. El primero consiste en medir mejor: revisar instrumentos, experimentos, catálogos y sistemas astrofísicos para identificar posibles incertidumbres. El segundo consiste en preguntarse qué ocurriría si algunas de esas tensiones fueran reales y buscar extensiones del modelo cosmológico capaces de explicarlas.

Pero encontrar nueva física no consiste simplemente en construir una teoría que explique una anomalía. Esa nueva explicación tendría que encajar con el resto de las observaciones y, sobre todo, producir nuevas predicciones que puedan comprobarse experimentalmente. Si una de esas predicciones anticipara un fenómeno todavía no observado y después fuera confirmada, señala Camalich, entonces estaríamos ante un descubrimiento.

Entre las señales que considera especialmente interesantes se encuentra la posible birrefringencia cósmica, una rotación de la polarización de la luz más antigua del Universo. Si su origen cosmológico llegara a confirmarse, podría abrir nuevos horizontes en nuestra comprensión del cosmos.

Y las consecuencias podrían llegar hasta el corazón mismo de UNDARK. Aunque ΛCDM describe extraordinariamente bien el Universo, contiene dos componentes cuya naturaleza fundamental continúa siendo desconocida: la materia oscura y la energía oscura.

Camalich plantea que, del mismo modo que la materia ordinaria ha dejado huellas observables en el cosmos, el Universo oscuro podría haber dejado las suyas. Algunas podrían manifestarse en la expansión cósmica o haber quedado impresas en el fondo cósmico de microondas, la luz más antigua que podemos observar. Alguna de las anomalías actuales podría así convertirse en una brecha desde la que empezar a comprender qué son realmente la materia o la energía oscuras.

¿Está cambiando la energía oscura o necesitamos medir mejor?

Uno de los ejemplos que mejor condensó este dilema durante el encuentro fue presentado por George Efstathiou, de la Universidad de Cambridge.

Los resultados recientes de DESI han alimentado una posibilidad de enorme trascendencia: que la energía oscura, asociada a la expansión acelerada del Universo, no sea constante, sino que evolucione con el tiempo.

Efstathiou puso el foco en una cuestión fundamental: antes de pensar que estamos ante una nueva física, hay que estar seguros de que las diferencias no proceden de nuestras propias mediciones. Los datos de DESI, por sí solos, encajan con el modelo actual del Universo. Sin embargo, cuando se combinan con determinadas observaciones de supernovas, aparece la posibilidad de que la energía oscura esté cambiando con el tiempo. El problema es que esa señal varía dependiendo de qué conjunto de supernovas se utilice.

El caso ilustra perfectamente el problema al que se enfrenta actualmente la cosmología: una diferencia extremadamente pequeña en las observaciones puede cambiar la interpretación física que hacemos del Universo.

Por eso, antes de proclamar una revolución, la ciencia necesita descartar que esas diferencias procedan de calibraciones, muestras o efectos sistemáticos todavía no controlados. Pero si la señal permanece cuando aumente la precisión y diferentes observaciones independientes converjan en la misma dirección, la situación será muy distinta.

La inteligencia artificial entra en el proceso de descubrimiento

Si las nuevas observaciones están llevando la cosmología hasta sus límites, nuevas herramientas también pueden cambiar la manera de buscar respuestas.

Francisco Villaescusa-Navarro, investigador de la Simons Foundation y Princeton University, presentó en el CERN el potencial de los agentes de inteligencia artificial aplicados a la investigación científica.

Estos sistemas pueden participar ya en tareas que van desde buscar y sintetizar literatura científica hasta generar hipótesis, diseñar experimentos, programar, analizar datos, interpretar resultados o someterlos a revisión crítica.

Villaescusa-Navarro presentó Denario, un sistema basado en la colaboración entre múltiples agentes especializados. La propuesta no consiste simplemente en utilizar IA para procesar cantidades gigantescas de datos, sino en explorar cómo puede intervenir en distintas etapas del propio proceso científico.

La perspectiva abre posibilidades importantes para problemas de enorme complejidad como los que aborda la cosmología: acelerar determinados procesos de investigación, explorar grandes espacios de hipótesis y ayudar a detectar conexiones difíciles de identificar mediante métodos tradicionales.

Pero la intervención introdujo también un límite fundamental: la IA debe potenciar las capacidades humanas, no sustituirlas, y la responsabilidad sobre el uso de estas tecnologías debe seguir recayendo en los científicos.

Un Universo que no termina de encajar

Las intervenciones de Efstathiou y Villaescusa-Navarro formaron parte de un mapa científico mucho más amplio. Durante cinco días, UNDARK 2026 abordó distintas piezas de ese Universo que estamos intentando comprender con una precisión sin precedentes.

Licia Verde, Profesora ICREA en el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona, puso sobre la mesa una de las discordancias más conocidas: la tensión de Hubble. La velocidad de expansión actual del Universo puede inferirse estudiando el cosmos temprano a través del fondo cósmico de microondas o medirse utilizando objetos relativamente cercanos, como cefeidas y supernovas. Los dos caminos no ofrecen exactamente el mismo resultado.

Mickael Rigault mostró por qué las supernovas de tipo Ia, fundamentales para medir enormes distancias y reconstruir la expansión cósmica, requieren un control extraordinariamente preciso. La calibración de los instrumentos, las características de las propias supernovas e incluso el entorno de las galaxias en las que explotan pueden influir en las mediciones.

Otra posible ventana hacia fenómenos desconocidos llegó de la mano de Patricia Diego-Palazuelos, que abordó la birrefringencia cósmica. Se trata de una posible rotación de la polarización del fondo cósmico de microondas durante su viaje por el Universo. Si el efecto se confirmara y se demostrara su origen cosmológico, podría apuntar hacia física fundamental todavía desconocida. Pero, de nuevo, el mensaje fue prudente: un indicio no es un descubrimiento y necesita ser confirmado por observaciones independientes.

Desde el IAC y la Universidad de La Laguna, Francisco-Shu Kitaura presentó nuevos métodos para reconstruir la red cósmica, el gigantesco entramado de filamentos, concentraciones de materia y vacíos en el que se distribuyen las galaxias. Comprender esta estructura y el movimiento de las galaxias permite reconstruir cómo se ha formado y evolucionado el Universo.

Las sorpresas también están llegando directamente de los nuevos telescopios. Rohan Naidu, de la Universidad de Hawái, presentó los llamados Little Red Dots, pequeños objetos rojizos encontrados por el telescopio espacial James Webb (JWST) en el Universo lejano cuya abundancia y naturaleza están desconcertando a los investigadores. Algunos podrían estar relacionados con agujeros negros supermasivos rodeados por grandes cantidades de gas.

El encuentro incorporó además las investigaciones del IAC sobre el fondo cósmico de microondas (CMB) y la estructura a gran escala del Universo, conectando la información procedente de la luz más antigua observable con la distribución de la materia que vemos miles de millones de años después.

Una frontera para descubrir lo que todavía no sabemos

UNDARK 2026: Illuminating Cosmic Discord no cerró las discordancias de la cosmología. Precisamente mostró por qué resolverlas requiere reunir observaciones, teoría, instrumentación, nuevos métodos computacionales y perspectivas científicas diferentes.

El IAC y el CERN aportaron al encuentro dos aproximaciones complementarias: la experiencia astrofísica, cosmológica y observacional del IAC y la experiencia del CERN en física fundamental, física teórica y cosmología teórica.

Las discrepancias actuales podrían desaparecer cuando conozcamos mejor nuestros instrumentos y observaciones. O algunas podrían sobrevivir a todas esas comprobaciones y obligarnos a ampliar nuestra descripción del Universo.

Por ahora, la respuesta sigue abierta.

Pero, como resume Camalich, es precisamente cuando llegamos al límite de lo que podemos medir y empiezan a aparecer cosas que no comprendemos cuando surge la oportunidad de aprender algo nuevo sobre el Universo.