Durante los primeros cientos de millones de años de su historia, el universo fue un lugar muy distinto del que conocemos hoy. No existían todavía las galaxias tal como las observamos, y el espacio estaba poblado principalmente por un gas de hidrógeno y helio. A medida que se formaron las primeras estrellas, su radiación comenzó a transformar aquel entorno. El hidrógeno, que hasta entonces era mayoritariamente neutro, empezó a perder sus electrones. Mucho después, una nueva generación de fuentes luminosas provocó una transformación semejante en el helio.

Reconstruir cómo se produjeron estos cambios, cuánto duraron y qué objetos los impulsaron constituye uno de los grandes retos de la cosmología. Ahora, el proyecto Lumina ofrece una nueva herramienta para abordar esas preguntas. Sus responsables han desarrollado una simulación que sigue conjuntamente la evolución de las galaxias, los agujeros negros y el gas que llena el espacio intergaláctico. El resultado permite estudiar dos grandes episodios de la historia cósmica: la reionización del hidrógeno y la del helio.

De un universo opaco a otro cada vez más transparente

Para entender la importancia de Lumina, conviene retroceder hasta los primeros capítulos de la historia del universo.

Tras el Big Bang, la materia se encontraba en un estado extremadamente caliente y denso. Los electrones no podían permanecer unidos a los núcleos atómicos, de modo que la materia formaba un plasma. Con la expansión cósmica, la temperatura fue disminuyendo hasta que, unos 380.000 años después del comienzo, los electrones pudieron combinarse con los núcleos y formar átomos, principalmente de hidrógeno y helio.

A partir de entonces, la luz pudo viajar por el espacio con mucha mayor libertad (una explicación con más detalle en La inflación y el fondo de microondas cósmico). Sin embargo, todavía faltaban las estrellas y galaxias que acabarían iluminando el universo. Durante un largo periodo, conocido como la edad oscura cósmica, la materia se fue agrupando bajo la acción de la gravedad hasta dar lugar a las primeras estructuras capaces de producir luz.

Las estrellas jóvenes emitían abundante radiación ultravioleta. Cuando esta radiación alcanzaba el gas circundante, podía arrancar electrones de los átomos de hidrógeno. Este proceso se denomina ionización: el átomo pierde su neutralidad eléctrica. La reionización fue la transformación a gran escala por la que el gas intergaláctico pasó a estar dominado por hidrógeno ionizado.

No sucedió de golpe. Alrededor de las primeras fuentes luminosas aparecieron regiones ionizadas que fueron creciendo y fusionándose, como burbujas que se expanden en un medio inicialmente más opaco. Por eso, la reionización se entiende hoy como un proceso prolongado y desigual, condicionado por la distribución de las galaxias y por las propiedades del gas que las rodeaba. El Observatorio Europeo Austral ha empleado precisamente esta imagen de las burbujas para explicar cómo la radiación de las galaxias jóvenes fue haciendo más transparente el universo.

Pero el hidrógeno no fue el único protagonista.

Dos elementos, dos momentos de la historia cósmica

El helio también experimentó una transformación importante, aunque sus tiempos y sus responsables fueron diferentes. En particular, la reionización del helio que estudia Lumina consiste en arrancar el segundo electrón de los átomos de helio que ya habían perdido el primero.

Para conseguirlo hace falta una radiación más energética que la necesaria para ionizar el hidrógeno. Las estrellas pueden producir fotones capaces de ionizar este último, pero su radiación habitual no basta para explicar de forma eficiente la reionización del helio a gran escala.

Aquí entran en escena los núcleos galácticos activos, regiones centrales de algunas galaxias cuya enorme luminosidad se debe, en gran medida, a la materia que cae hacia un agujero negro supermasivo. Cuando ese material se calienta y emite radiación de alta energía, puede modificar las propiedades del gas situado a enormes distancias.

Estos objetos, entre ellos los cuásares, desempeñan un papel fundamental en la segunda fase que estudia Lumina. La simulación permite seguir cómo sus emisiones se propagan por el medio intergaláctico y cómo las regiones afectadas por ellas crecen con el tiempo.

Una reconstrucción cósmica de dimensiones extraordinarias

El principal avance de Lumina es metodológico. No se limita a calcular dónde se encuentran las galaxias ni a estimar por separado cuánta radiación producen. Combina la evolución de la materia, el movimiento del gas, la formación de estrellas y agujeros negros y el transporte de la radiación que estos objetos emiten.

Para hacerlo, el equipo ha simulado un volumen cúbico de 500 megapársecs de lado en distancias comóviles, una forma de medir las dimensiones del universo descontando el efecto de su expansión. El cálculo utiliza 6.000³ elementos de resolución para la materia oscura y otros tantos para la materia ordinaria. La simulación incluye así miles de millones de elementos numéricos y permite abarcar una región suficientemente extensa como para representar tanto las galaxias comunes como los cuásares más raros y luminosos.

Esta escala importa por una razón sencilla: no basta con estudiar una pequeña región del universo para entender un fenómeno que depende de fuentes distribuidas de forma desigual. Una zona con muchos cuásares puede experimentar una evolución diferente de otra en la que escaseen. Al ampliar el volumen, Lumina reduce el riesgo de extraer conclusiones generales a partir de un entorno poco representativo.

El modelo combina herramientas de simulación de la formación de galaxias con un sistema de transporte de radiación acelerado mediante procesadores gráficos. De este modo, sigue la evolución del gas y de la luz en un mismo cálculo, en lugar de tratar la radiación como un añadido posterior. No reproduce cada estrella individual ni resuelve todos los procesos internos de una galaxia: algunos fenómenos se representan mediante modelos físicos aproximados. Su fortaleza reside en integrar numerosas piezas en una reconstrucción común.

El hidrógeno se ionizó más tarde de lo que podría sugerir una imagen simplificada

Uno de los resultados principales es que la reionización del hidrógeno fue un proceso tardío y prolongado, impulsado sobre todo por las estrellas.

Según Lumina, la región mediana de las subdivisiones analizadas de la simulación queda completamente ionizada alrededor de un desplazamiento al rojo de 5,2. Este indicador cosmológico permite ordenar las distintas etapas de la historia del universo: cuanto mayor es su valor, más atrás en el tiempo nos encontramos.

La cifra no significa que todo el universo se volviera transparente en un instante preciso. De hecho, la simulación conserva pequeñas regiones de hidrógeno neutro hasta un desplazamiento al rojo de aproximadamente 4,75. Solo entonces desaparecen las últimas islas neutras del volumen simulado.

Esta distinción es esencial. El final de la reionización no fue una frontera perfectamente definida que se extendiera de manera simultánea por todas partes. Las regiones más próximas a fuentes intensas de radiación evolucionaron antes que otras más alejadas o menos favorecidas por su entorno.

Los resultados también indican que los núcleos galácticos activos contribuyen a la ionización del hidrógeno, aunque su aportación es secundaria frente a la de las estrellas. Hacia el final del proceso, alrededor de un 15 % del presupuesto de radiación ionizante procede de estas fuentes activas, según el modelo.

En otras palabras, las estrellas llevan el peso principal de la primera transformación, mientras que los agujeros negros adquieren mayor protagonismo en la siguiente.

El helio revela una segunda transformación y un calentamiento adicional

La reionización del helio comienza, según Lumina, alrededor de un desplazamiento al rojo de 6. Su punto medio se sitúa aproximadamente en 4, y el proceso está prácticamente terminado cuando el universo alcanza un desplazamiento al rojo de 3.

En esta ocasión, la radiación energética de los núcleos galácticos activos es la protagonista. Al ionizar el helio, esa radiación también deposita energía en el gas intergaláctico y eleva su temperatura.

El efecto importa porque el gas no es un mero escenario pasivo en el que se forman las galaxias. Su temperatura influye en su movimiento, en la facilidad con que se concentra por gravedad y en la manera en que responde a las estructuras cósmicas. La reionización modifica, por tanto, las condiciones físicas del medio en el que evolucionan las galaxias.

Lumina obtiene una evolución térmica del gas ampliamente compatible con las observaciones disponibles y reproduce un calentamiento adicional asociado a la reionización del helio. Además, calcula una medida global de la interacción entre los electrones libres y la radiación cósmica de fondo que concuerda muy bien con las restricciones obtenidas por la misión Planck de la Agencia Espacial Europea.

Esta concordancia constituye una comprobación importante: indica que la historia de ionización que predice el modelo resulta compatible con una de las principales referencias observacionales de la cosmología. No demuestra, por sí sola, que todos los detalles de la simulación sean correctos, pero sí respalda la coherencia general de sus resultados.

Una herramienta para interpretar las próximas observaciones

Lumina no resuelve definitivamente el origen y la evolución de la reionización. Sus resultados dependen de las hipótesis incorporadas en los modelos de formación estelar, crecimiento de agujeros negros y propagación de la radiación. Además, algunas aproximaciones numéricas necesarias para hacer viable el cálculo pueden influir en determinados detalles de la evolución del gas.

En los próximos años, los estudios de galaxias lejanas y de la absorción de la luz de cuásares ayudarán a reconstruir con más precisión la distribución del gas ionizado y neutro. También se buscan señales de la radiación de 21 centímetros del hidrógeno neutro, que podrían proporcionar una visión tridimensional de esta etapa. Lumina puede ayudar a interpretar esas medidas y a relacionar las estructuras observadas con las fuentes que las produjeron.

Referencia:

O. Zier  et al. (2026) Introducing the LUMINA project: large-volume radiation-hydrodynamic simulations of the epochs of hydrogen and helium reionization Monthly Notices of the Royal Astronomical Society doi: 10.1093/mnras/stag1469

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo Lumina: una simulación para reconstruir cómo se iluminó el universo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Pero en ocasiones disponemos, en el sentido metafórico, de algunas ventanas que nos pueden dar pistas a través de datos indirectos. En el caso de Encélado, a pesar de no tener una misión dedicada a ello —ni desde la órbita—, hemos tenido la posibilidad de «saborear» —si me permiten el símil— algunos detalles del océano gracias a la misión Cassini, tristemente concluida hace casi una década.

Antes de continuar con el artículo que comentaremos hoy, hablemos un poco de este mundo. Encélado es un satélite de Saturno de poco más de 500 kilómetros de diámetro, pero, a pesar de eso, es capaz de albergar un océano subterráneo bajo una potente corteza de hielo y por encima de un núcleo rocoso. Cerca de su polo sur existe un gran sistema de fracturas conocidas como las «rayas de tigre» por su parecido con la piel del félido, a partir de las cuales nacen unos géiseres de los que emanan diversos gases, pero también partículas de hielo.

Una de las cosas más sorprendentes para los científicos es cómo un cuerpo tan pequeño es capaz de albergar una actividad geológica tan evidente y manifiesta cuando debería haberse enfriado hace mucho. Pero el efecto de las mareas que ejerce Saturno sobre el núcleo rocoso es suficiente para calentar su interior, permitiendo que parte del hielo siga fundido y dando lugar con ello a un océano cautivo.

Estudios anteriores sugieren la existencia de fenómenos hidrotermales en la interfaz entre el océano y el núcleo, donde el agua caliente circula por la roca a través de sistemas de fracturas, intercambiando en estos procesos diferentes compuestos químicos con el océano, al igual que ocurre en la Tierra, y haciendo de este océano —probablemente— un lugar más habitable.

Pero volvamos por un momento a los géiseres, cuyas partículas salen disparadas al espacio. Imaginemos que pudiésemos aprovecharlos para conocer algo más del océano a través de esos pequeños cristales de hielo que emergen no sin antes haber superado un tortuoso camino desde las profundidades hasta la superficie… ¿Acaso no sería maravilloso?

Es aquí donde entra un nuevo estudio publicado en Science Advances por Postberg et al. (2026), en el que se plantea cómo se forman estas partículas de hielo que, por cierto, tienen distintas composiciones químicas. En concreto, estos investigadores proponen que las gotitas de agua procedentes del océano —al menos las más grandes— se congelan de manera gradual, separando sus sales en depósitos diferentes, antes de que las colisiones que sufren los granos de hielo dentro de los sistemas de fracturas en su ascenso las transformen en trocitos mucho más pequeños que acaban saliendo al espacio.

Para poder llegar a esta conclusión, los autores han usado los datos del Analizador de Polvo Cósmico —o CDA, por sus siglas en inglés—, un instrumento que viajaba a bordo de la Cassini y que era capaz de registrar la composición química de las partículas que lo golpeaban. A pesar de que la misión acabó en 2017, los datos siguen siendo analizados e interpretados a día de hoy. Para este estudio en concreto, los científicos analizaron 961 granos ricos en sales con un tamaño que oscilaba entre 0,4 y 4 micras y que procedían del anillo E de Saturno, formado por las partículas expulsadas por los géiseres de Encélado.

Lo primero que les llamó la atención fue su composición química. Algunos granos contenían cloruro sódico, el compuesto que forma la sal común en la Tierra, y la que usamos habitualmente para cocinar. Otros, en cambio, contenían carbonatos de sodio e incluso fosfatos. Un grupo más pequeño de estos granos de hielo contenía mucho potasio.

Rara vez los cloruros y los carbonatos aparecían juntos en el mismo grano de hielo, y solo 12 de los 858 granos del grupo de los que contenían sodio incluían ambos compuestos. Los nueve granos de fosfato no contenían ni cloruros ni carbonatos… como si las partículas llevasen por separado los distintos ingredientes de una disolución.

¿Por qué estos compuestos estarían tan mal distribuidos —o de una manera poco homogénea— dentro del océano? Los investigadores sugieren que es poco probable que existan zonas dentro del mismo océano que tengan una composición totalmente diferente. Por eso, para responder a la diversidad composicional de los granos de hielo, se han centrado en un proceso que ocurre en los océanos de nuestro planeta cuando estos se congelan.

Lo que podría estar ocurriendo es que conforme comienzan a crecer los cristales de hielo, estos no dejan pasar a la fase de hielo una gran parte de las sales disueltas, dejando el líquido que queda sin congelar más concentrado en sales. Esto es un fenómeno conocido como «expulsión de salmuera», y lo que hace es cambiar la composición del agua conforme esta se va congelando y formando el hielo, un fenómeno similar al que ocurre también en la formación de las rocas ígneas. Es decir, que la sal se concentra principalmente en el agua líquida si lo comparamos con el hielo que se está formando.

Para comprobar que estaban en lo cierto, los investigadores prepararon en el laboratorio gotas de agua con sales de una composición similar a la que pensamos que tiene el océano de Encélado. Congelaron gotas de distintos tamaños a distintas velocidades. Una vez hecho esto, retiraron el hielo y observaron los elementos que quedaban en los depósitos de sal formados dentro de este.

Las gotas de agua más grandes se congelaban lentamente y mostraban parches de composición química diferenciados dentro del mismo grano de hielo. La congelación rápida produjo, en cambio, mezclas más homogéneas, mientras que las gotas pequeñas mostraban un patrón químico con separaciones más débiles entre los distintos compuestos… tanto el tamaño de la gota como la velocidad de enfriamiento parecían ser variables importantes a la hora de explicar cómo aparecen los distintos compuestos dentro de los granos de hielo.

Los experimentos fueron capaces de producir una fuerte separación de los distintos compuestos en las gotas del tamaño de varios cientos de micras y con una velocidad de congelación en torno a los 20 °C por minuto. Las gotas de este tamaño serían suficientes para producir la segregación química que se había observado con el instrumento CDA, a pesar de que los granos estudiados eran mucho más pequeños, lo que abría otro interrogante que resolveremos más adelante. Una congelación «lenta» da tiempo a las sales a formar depósitos de distinta composición separados dentro del propio hielo.

Los cálculos realizados por los científicos dan una explicación mineralógica a lo que se ha observado en la formación del hielo… sí, el hielo también es un mineral. En el modelo de la disolución, los fosfatos cristalizan primero, a una temperatura aproximada de −1 °C. A estos les siguen los carbonatos, mientras que los cloruros de sodio y potasio precipitan a una temperatura mucho menor, en torno a los −23 °C. La secuencia muestra cómo depósitos de sales diferentes pueden formarse en momentos y lugares diferentes dentro de una gota de agua que comienza a congelarse.

Pero a esta historia le falta una parte: la de cómo llegan estas sales al mundo exterior y cómo reducen su tamaño. El viaje comienza con el estallido de burbujas en la superficie del agua en el interior de los sistemas de fracturas de Encélado. La menor gravedad del satélite favorece la formación de gotas y burbujas más grandes que en la Tierra, lo que concuerda con los mayores tamaños de granos de hielo necesarios para que se pueda dar la separación de las sales. A continuación, el gas que asciende por las fracturas podría transportar estas gotas a través de ellas, como si fueran unas enormes tuberías.

La primera parte de este viaje tiene que ser lenta y gradual. Si las gotas de agua se congelasen muy rápidamente, las sales no se separarían entre sí dentro de los granos de hielo. Los autores del estudio proponen que las gotas ascienden gracias al gas y se mueven a través de las fracturas, pero la temperatura va descendiendo paulatinamente conforme avanzan, no de una manera brusca.

La evaporación también ajusta la temperatura de las gotas a la de la zona que las rodea, permitiendo una congelación más progresiva durante el ascenso. Así que, de algún modo, la química de las partículas puede ofrecernos pistas sobre la temperatura y el flujo dentro de estos sistemas de fracturas que hoy por hoy son inaccesibles.

En cambio, en las zonas más altas de la corteza, el viaje se vuelve más rápido y violento. El gas se acelera y lleva las gotas congeladas a través de canales irregulares y, probablemente, cada vez más tortuosos. Las colisiones de las gotas con las paredes, a velocidades que pueden superar varios cientos de metros por segundo, las acaban por romper, y esto explicaría por qué los pequeños granos —que serían como astillas de los granos de hielo más grandes— contienen distintas sales, lo que daría cuenta de su diversidad.

Obviamente, este modelo es solo una de las posibilidades para explicar estas diferencias composicionales en los distintos granos de hielo, ya que los experimentos se han realizado en nuestro planeta, bajo unas condiciones concretas y con la gravedad terrestre, pero es muy útil como una primera aproximación a un fenómeno que probablemente sea mucho más complejo.

Desde el punto de vista de la geología, es muy interesante porque nos podría dar pistas ya no solo en Encélado, sino en Europa —si finalmente existen los géiseres— o en Tritón, de las condiciones que encuentran estas partículas durante su ascenso, aportándonos una ventana de observación sobre cuál es el estado de la corteza pero también sobre la química del océano, permitiéndonos incluso apuntar hacia la vertiente astrobiológica de habitabilidad de estos océanos.

Muchos años después —las partículas del estudio fueron muestreadas entre 2004 y 2008— de que la Cassini tomase toda esta información, sus datos siguen desvelándonos secretos del sistema de Saturno… ¿Qué más sorpresas nos estarán esperando en los archivos de esta misión?

Referencias:

Postberg, F., Zou, Z., Sekine, Y., Koga, M., Schmidt, J., Fox-Powell, M., Klenner, F., Hillier, J. K., Khawaja, N., Kadono, T., Çakar, M., Kempf, S., & Srama, R. (2026) Cassini CDA observes compositional segregation of Enceladus’ ice grains from slow freezing and fragmentation of oceanic spray Science Advances doi: 10.1126/sciadv.aee7256

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo Encélado y la enorme diversidad de sus granos de hielo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Esta historia comenzó, como tantas otras en la historia de la ciencia, con algo que no estábamos buscando.

En 2020, durante la pandemia de covid-19, estábamos estudiando una cuestión práctica: ¿cómo se mueven las personas en un espacio cerrado cuando se les pide que mantengan la distancia entre ellas? Al ver las grabaciones una y otra vez, nos dimos cuenta de algo extraño: casi todos los participantes caminaban en círculos que giraban en la misma dirección, siempre en sentido antihorario. Y lo más curioso de todo es que ninguno de ellos parecía haberse dado cuenta de que lo estaban haciendo.

Esa observación nos llevó a emprender una investigación de cinco años para averiguar por qué los seres humanos se comportan de esta manera.

El efecto en sí mismo es fácil de describir. Si dejamos que una multitud deambule por un espacio cerrado sin un destino concreto, poco a poco empieza a girar, casi siempre hacia la izquierda. Nadie dirige ese movimiento. Nadie lo decide.

Para un físico, esto parece un ejemplo clásico de “comportamiento emergente”: un patrón colectivo que surge de innumerables pequeñas interacciones, ya sea entre individuos o entre estos y su entorno. Estas eran nuestras dos hipótesis principales, que intentamos validar por separado.

No era la sala

Nuestra primera sospecha se basaba en la interacción entre los peatones y las paredes de la sala. Un estudio anterior de neurociencia había descubierto que las personas diestras tienden a girar a la izquierda y las zurdas, a la derecha, un sesgo sutil relacionado con pequeñas diferencias entre las dos mitades del cerebro. Dado que la mayoría de nuestro grupo original era diestra, era razonable plantear la hipótesis de que el remolino colectivo no era más que la suma de las preferencias individuales, convertida en un bucle por las paredes que les rodeaban.

Para comprobarlo, diseñamos un nuevo experimento que comenzaba incluso antes de que el grupo se reuniera en el recinto. Uno a uno, los voluntarios caminaban en línea recta hacia una pared y registrábamos en qué dirección giraban al llegar allí.

Al conocer la preferencia de cada uno, pudimos clasificar a las personas según esta característica y observar el resultado. Si las paredes y la lateralidad fueran la respuesta, un grupo de zurdos o, mejor aún, de personas que giraran exclusivamente a la derecha, acabaría invirtiendo la rotación y se movería en el sentido de las agujas del reloj. Pero eso nunca ocurrió. Tanto si llenábamos la sala con personas que giraban a la derecha como con zurdos, el sesgo en sentido contrario a las agujas del reloj se mantenía.

Quizá la presencia de las paredes en sí misma fuera la causa de este efecto de desviación. Para averiguarlo, trasladamos el experimento al aire libre, a un patio escolar muy amplio de 3 000 metros cuadrados, sin muros perimetrales, y dejamos que más de un centenar de adolescentes caminaran sin nada que los guiara. El efecto de rotación no solo se mantuvo, sino que se intensificó. Evidentemente, la sala no tenía la culpa.

No era la cultura

Eso nos dejaba con nuestro segundo sospechoso: la forma en que interactuamos entre nosotros. Cuando dos peatones se encuentran de frente, cada uno se aparta, lo que da lugar al conocido fenómeno de la formación de carriles.

Pero el lado que elegimos no es aleatorio, y suele estar determinado por la parte de la carretera por la que circulan los vehículos. En España, al igual que en el resto de Europa continental, nos apartamos hacia la derecha, lo que deja algo de espacio a nuestra izquierda para que la persona que viene en sentido contrario haga lo mismo.

Quizás, razonamos, el origen del movimiento en sentido antihorario no era más que una manifestación de este fenómeno. Si los peatones tienden a apartarse hacia la derecha en cada interacción, acabarán caminando con la pared a la derecha, moviéndose en sentido antihorario. Si esto fuera cierto, una multitud japonesa debería girar en sentido horario porque, en Japón, la gente conduce y se aparta hacia la izquierda, y la formación de carriles se produce en el lado opuesto al de España.

Una imagen de uno de nuestros estudios, en la que se aprecia claramente la tendencia general hacia una espiral en sentido antihorario (en azul).
Los autores

Nos pusimos en contacto con un colega de Tokio, convencidos de que él observaría que la multitud giraba en el sentido de las agujas del reloj. Los nuevos experimentos se saldaron con un nuevo fracaso. La multitud japonesa giró en sentido antihorario, por lo que nuestra hipótesis era errónea.

Aún quedaba una explicación cultural: un hábito adquirido en algún momento, como la dirección antihoraria en la que se construyen casi todas las pistas de atletismo. Así que recurrimos a los niños de guardería, que apenas han comenzado a asimilar las convenciones de los adultos. Lejos de desaparecer, su tendencia en sentido antihorario fue la más marcada que medimos en cualquier lugar.

La respuesta está dentro de nosotros

Si no se trata del grupo, del entorno ni de nuestros hábitos sociales, solo quedaba una posibilidad: una característica puramente individual, algo biomecánico o arraigado en el cerebro.

Para comprobarlo, pedimos a más de 200 voluntarios que caminaran solos, de uno en uno, en un recinto vacío. Sin nadie con quien chocar y sin una multitud a la que seguir, una clara mayoría siguió moviéndose en sentido antihorario.

Durante décadas, nuestro campo había dado por sentado que patrones colectivos como este surgen de las interacciones entre los peatones. En este caso, los datos muestran exactamente lo contrario: el patrón ya está presente en una sola persona que camina por su cuenta. De hecho, al introducir en un modelo únicamente esos datos de movimiento individual, fuimos capaces de reproducir el remolino de toda la multitud. En este caso, y al contrario de lo que ocurre en los fenómenos colectivos emergentes, el todo no es más que la suma de las partes; es exactamente lo mismo.

Y aquí está la conclusión sincera: seguimos sin saber el porqué de este sesgo a nivel individual. Buscamos una relación con la lateralidad (mano dominante), el pie dominante, el ojo dominante, el sexo, etc., y no encontramos nada. Los estudios con personas que caminan con los ojos vendados, que tienden a desviarse en espiral hacia un lado, apuntan a algo más profundo, tal vez a ligeras asimetrías en el oído interno que modifican mínimamente nuestro sentido de la rectitud. Pero, tal y como están las cosas, no podemos dar ninguna explicación al respecto.

En cualquier caso, saber que esa tendencia es propia del individuo y no del grupo sigue siendo valioso, y podría cambiar la forma en que modelamos y diseñamos los espacios que compartimos: lugares como aeropuertos, estaciones de tren y museos, donde es importante que el tránsito de personas sea fluido.

Esa misma inclinación hacia la izquierda se observa incluso en los animales, por ejemplo, en los bancos de peces y en las columnas en espiral de las hormigas soldado. La fuerza que empuja a un ser humano hacia la izquierda podría, en última instancia, resultar mucho más antigua que la propia humanidad.

Sobre los autores: Iñaki Echeverría Huarte, Profesor Ayudante Doctor, Universidad de Navarra; Ángel Garcimartín Montero, Catedrático de Física de la Materia Condensada, Universidad de Navarra; e Iker Zuriguel Ballaz, Catedrático de Física Aplicada, Universidad de Navarra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

El artículo Casi todo el mundo gira inconscientemente hacia la izquierda al caminar, y aún no sabemos por qué se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Naukas Bilbao Inicios, se celebró el sábado 19 de septiembre de 2026 en el palacio Euskalduna Bilbao en sesión de mañana y tarde. A diferencia de las ediciones anteriores, en las que cada charla abordaba una temática independiente, este año todas las intervenciones comparten un mismo hilo conductor: los grandes inicios de la historia. La jornada está diseñada para ofrecer al espectador una visión global de algunos de los grandes comienzos estudiados por la ciencia.

Naukas Bilbao Inicios se enmarca dentro del festival de divulgación científica Bilbo Zientzia Plaza 2026 (BZP).

El descubrimiento de exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar, supuso la confirmación de que no somos excepcionales. Un inicio en sí mismo, su estudio ha supuesto una autentica revolución en nuestra concepción de lo que es un planeta. La conferencia corre a cargo de Eva Villaver.

Eva Villaver es subdirectora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Es reconocida internacionalmente por sus trabajos teóricos pioneros acerca de la supervivencia y evolución de sistemas planetarios cuando la estrella agota su combustible nuclear. Ha descubierto decenas de planetas alrededor de estrellas gigantes rojas, ha explicado la presencia de material planetario en la superficie de enanas blancas y ha hecho predicciones acerca de donde se encuentra el material expulsado por el viento estelar que han sido corroborados posteriormente por trabajos observacionales.

Edición realizada por César Tomé López

El artículo Exoplanetas: el inicio de otros mundos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

La Química Cuántica Topológica (TQC, por sus siglas en inglés) transformó de raíz la búsqueda computacional de aislantes topológicos y otros materiales con propiedades topológicas, lo que ha permitido desde entonces caracterizar la topología de miles de materiales. A pesar del gran éxito de esta teoría, las distintas simetrías presentes en los materiales bidimensionales (2D) —componentes básicos de la electrónica del futuro— han impedido que se les aplique de forma rigurosa la TQC.

Ahora, un artículo fruto de una colaboración internacional publicado en Science (titulado Two-dimensional topological quantum chemistry and catalog of topological materials) cubre ese vacío. Urko Petralanda , profesor adjunto del Departamento de Matemática Aplicada de la EHU, y Yi Jiang, del DIPC, comparten la primera autoría del estudio. El trabajo ofrece la adaptación de la citada teoría para explorar la topología de cualquier material monocapa o multicapa, así como un análisis exhaustivo de la estructura electrónica y la topología de cerca de 9.000 entradas bidimensionales procedentes de bases de datos computacionales de materiales.

Los investigadores analizaron 8.872 entradas de dos bases de datos e identificaron 4.073 materiales topológicos o con límite atómico obstruido (que tienen características similares a las topológicas en circunstancias muy específicas). “Resulta sorprendente que, en total, casi la mitad de los materiales sean topológicos u obstruidos”, comenta Petralanda.

Una plataforma para investigar fenómenos cuánticos

La nueva adaptación de la TQC a los materiales 2D aporta una nueva dimensión al marco teórico, abriendo un vasto panorama de materiales cuánticos pendientes de exploración. “En nuestro trabajo hemos ampliado en aproximadamente un orden de magnitud el catálogo de materiales 2D topológicos o con límite atómico obstruido. Esto es fundamental porque los materiales 2D se pueden combinar —podemos apilar muchos de ellos y ocupan poco espacio—, por lo que son y serán un pilar esencial de la electrónica actual y futura”, explica el investigador de la EHU.

En un trabajo paralelo, elaborado por un equipo multidisciplinar que abarca numerosas instituciones europeas, norteamericanas y chinas,  titulado 2D theoretically twistable material database y publicado en Science el mismo día, se identifican materiales del primer estudio cuyas características los convierten en componentes prometedores para crear bicapas rotadas con propiedades exóticas, similares a las observadas en el grafeno de “ángulo mágico” (que dota al grafeno de características aislantes y superconductoras inesperadas). “Cada nueva familia de materiales rotados nos brinda la oportunidad de plantearnos una pregunta diferente sobre la materia cuántica. Queremos ir más allá y explorar el enorme abanico de fenómenos físicos que podrían emerger utilizando distintas capas y ángulos de retorcimiento”, comenta B. Andrei Bernevig, coordinador del trabajo, profesor de la Universidad de Princeton y profesor visitante Ikerbasque del DIPC.

El primer estudio amplía la química cuántica topológica a los materiales bidimensionales no magnéticos. Este marco relaciona la composición química y las simetrías cristalinas de un material con la topología de sus estados electrónicos. Ciertos patrones electrónicos poseen una notable robustez, y estos estados robustos ofrecen una plataforma para investigar fenómenos cuánticos y, en consecuencia, han inspirado propuestas para nuevos dispositivos electrónicos.

“La simetría de un cristal nos proporciona reglas sobre cómo pueden organizarse sus estados electrónicos. Desarrollamos dichas reglas para capas y las convertimos en herramientas que la comunidad investigadora puede aplicar a miles de materiales”, explica Luis Elcoro , catedrático del Departamento de Física de la EHU.

Paralelamente a los cálculos, el equipo desarrolló tablas cristalográficas, programas de análisis y la Base de Datos de Materiales Topológicos 2D, distinguiendo entre estructuras reportadas experimentalmente y candidatas obtenidas mediante cálculos. “Todas las tablas y herramientas desarrolladas han sido implementadas en el Bilbao Crystallographic Server (cryst.ehu.eus), un servidor de acceso libre y gratuito, en el que cualquier investigador puede reproducir los resultados obtenidos e incluso analizar las propiedades topológicas de otros materiales 2D”, añade Elcoro.

Los investigadores seleccionaron varios ejemplos de aislantes topológicos y materiales con topología obstruida, y realizaron simulaciones a gran escala para estudiar los estados de borde en cintas experimentalmente realistas.

Transformando bloques de construcción en materia cuántica

La base de datos compartida, creada por Nicolas Regnault coautor del trabajo e investigador de la Universidad de Princeton, permite comparar las capas individuales y seleccionar candidatas en función de los fenómenos físicos que se deseen estudiar. Para poner los resultados al alcance de la comunidad, se ha creado una base de datos de materiales bidimensionales que contiene todas las propiedades calculadas para las monocapas. “Al igual que las piezas de Lego, las monocapas pueden apilarse y retorcerse para crear plataformas totalmente nuevas con las que explorar fenómenos cuánticos. Nuestro catálogo sienta las bases de esta creciente línea de investigación”, afirman los investigadores.

Referencias:

U. Petralanda, Y. Jiang, H. Pi, M. G. Vergniory, B. A. Bernevig, N. Regnault, and L. Elcoro (2026) Two-dimensional topological quantum chemistry and catalog of topological materials Science doi: 10.1126/science.adu2107

Y. Jiang, U. Petralanda, H. Pi, G. Skorupskii, Q. Xu, D. Calugaru, H. Hu, J. Xie, R. A. Mustaf, P. Hohn, V. Haase, A. Ouahchi, S. Samal, J. Zhu, D. Yang, Z. Geng, G. Avedissian, Y. Wang, M. G. Vergniory, M. Claassen, et al. (2026) 2D theoretically twistable material database Science doi:10.1126/science.adu1550

Tomé López, C. (2026) Computation sorts thousands of 2D crystals for topology and twisting Mapping Ignorance

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo Miles de materiales 2D clasificados por topología y rotación se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Se trata de una depresión del terreno de más de 40km de diámetro que presenta unas crestas circulares formadas por tres anillos concéntricos distribuidos desde el centro hasta el margen de la misma. Y esta curiosa morfología ha dado pie a varias hipótesis que discuten su origen.

La más curiosa, y fantasiosa, es la que relaciona a la Estructura de Richat con la mítica ciudad de la Atlántida. La existencia de los tres anillos concéntricos elevados sobre una depresión, parece corresponderse de manera casi exacta con la descripción realizada por Platón hace más de 2000 años. Pero esta hipótesis cojea por varias partes. En primer lugar, esta estructura no aparece en una isla en mitad del mar, sino que se encuentra en pleno desierto del Sahara, muy alejada del océano. Y, entrando a analizar las evidencias científicas, no se ha encontrado ninguna prueba arqueológica de que se hubiera construido ninguna ciudad monumental por parte de una civilización avanzada que estuviera asentada en este lugar hace milenios. Así que, ante la ausencia de cualquier prueba fehaciente, por muy bonita que sea esta hipótesis, queda totalmente descartada.

Por otro lado, y entrando ya al ámbito geológico, durante años se especuló sobre un posible origen extraterrestre para esta estructura. Y no, no me refiero a que la construyeran los alienígenas. Lo que se suponía es que se trataba de una morfología formada por un impacto meteorítico. Aunque esta idea no era tan descabellada, ya que su forma era muy similar a la observada en otros cráteres de impacto encontrados a lo largo del mundo, las pruebas científicas tampoco la apoyaban. Cuando se produce la caída de un meteorito sobre la superficie terrestre, en el cráter aparecen unas rocas muy particulares conocidas como impactitas (https://culturacientifica.com/2023/11/09/esos-curiosos-metamorfismos/), producidas al someter a las rocas ya existentes a unas condiciones de presión y temperatura muy bruscas. Y no se han encontrado evidencias de estos procesos en la Estructura de Richat, así que otra hipótesis descartada.

Pero, entonces, ¿cómo se ha formado esta estructura tan curiosa? Pues a partir de un proceso geológico mucho más común del que imaginamos, aunque con algunas particularidades. Hace entre unos 600 y 480 millones de años, la región de Adrar era un medio litoral y marino poco profundo en el que se formaron diversos tipos de rocas sedimentarias, como lutitas y areniscas. Saltando un poco en el tiempo, hace unos 100 millones de años un cuerpo magmático más o menos circular ascendió hacia la superficie. Durante la subida, el magma empujó las rocas sedimentarias que se encontraban por encima, abombándolas y plegándolas hasta formar una estructura, también circular, llamada domo anticlinal. Y, aunque el cuerpo magmático se quedó emplazado en el subsuelo, algunos materiales ígneos consiguieron salir a la superficie en la zona central del domo a través de fracturas de las rocas sedimentarias, depositándose como rocas volcánicas.

En los últimos millones de años, el viento y el agua se han encargado de modelar este paisaje. En concreto, las rocas sedimentarias menos resistentes, como las lutitas, han sido erosionadas, formando las depresiones de la Estructura de Richat, mientras que los materiales más consistentes, como las areniscas, han permanecido elevados como resaltes. Y, puesto que se trata de un domo anticlinal, en la actualidad encontramos las rocas más antiguas en la zona central y las más modernas en los márgenes de la estructura, todas ellas dispuestas en forma de anillos concéntricos.

Esta morfología tan particular no es lo único destacable de la Estructura de Richat. Resulta que es uno de los mejores ejemplos de Complejos Volcánicos Alcalinos del mundo. Estas rocas volcánicas, muy ricas en sodio, potasio y aluminio, se caracterizan porque tienen asociados yacimientos comerciales de tierras raras. Y aún hay más. Entre las rocas volcánicas ricas en potasio que aparecen en este lugar encontramos unas llamadas kimberlitas, famosas por contener diamantes.

Hoy en día, este gigantesco ojo que vigila el espacio desde el corazón del desierto del Sahara se ha convertido en el mejor ejemplo mundial para explicar las estructuras geológicas en forma de anillos producidas por una extrusión ígnea. Por este motivo, en 2022 fue incluido por la Comisión de Patrimonio Geológico de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS por sus siglas en inglés) en su listado de los “100 primeros Sitios Geológicos mundiales”, donde se recogen aquellos yacimientos y estructuras indispensables para poder conocer la historia geológica de nuestro planeta.

Para saber más:

Descargas gratuitas: Publicaciones de la Comisión de Patrimonio Geológico de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo El ojo geológico que vigila desde el Sahara se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.