Descubren las primeras huellas del origen del universo

Científicos del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, a través del telescopio de microondas BICEP2 ubicado en la Antártida, han descubierto una señal inequívoca de las primeras ondas gravitacionales, producidas una fracción de segundo después de ocurrido el Big Bang.

Este descubrimiento arroja una de las últimas piezas que prueban la teoría inflacionaria propuesta por Alan Guth y Andrei Linde en 1981 y que explicarían, entre otras cosas, la imagen tan uniforme que tenemos del universo actual.

El hallazgo de este patrón de polarización en el modo B de la radiación de fondo de microondas,  solo puede ser producido por las ondas gravitacionales generadas durante la gran inflación, una trillonésima de segundo después de producirse el Big Bang, lo que nos acerca casi hasta ese momento inicial de la creación del universo, afirman los investigadores.

“Este descubrimiento ofrece nuevas pistas sobre algunas preguntas básicas: ¿Por qué existimos? ¿Cómo empezó el universo? Estos resultados nos demuestran que la inflación tuvo lugar y lo poderoso que fue el proceso, y eso es muy emocionante” explica Avi Loeb, físico teórico de la Universidad de Harvard.

BICEP2 Antartida

Radiotelescopio BICEP2 ubicado en la Antartida. (Fuente: en.wikipedia.org)

Un espaldarazo a la teoría inflacionaria

Todos conocemos la teoría del Big Bang. El universo, tal como lo vemos hoy en día, se originó en un punto de densidad infinita que estalló, originando el espacio, el tiempo, la energía y la materia.

Aparte de las evidencias matemáticas y los descubrimientos de Hubble, la mayor prueba que tenemos sobre este suceso está en la radiación cósmica de microondas. La luz primordial que se originó 380 mil años después del Big Bang. Esta luz, debido a la expansión del universo, se ha ido “alargando”, pasando del infrarrojo a luz visibles y más allá, hasta terminar hoy en día en forma de microondas.

El descubrimiento de esta radiación de fondo, que provenía de todos lados del universo, fue un hito importantísimo en la cosmología, pero abrió una serie de interrogantes, entre ellos su uniformidad.

Salvo minúsculas excepciones, el fondo de radiación de microondas es bastante homogéneo y uniforme, mucho más de lo que cabría esperar de una “gran explosión”. Esta aparente homogeneidad fue explicada por Guth y Linde con su “teoría de la inflación”. Básicamente propusieron que una fracción de segundo (inferior a la trillonésima parte de un segundo) después del Big Bang, el espacio-tiempo se expandió a una velocidad tal que pasó de tener un tamaño inferior al de un átomo a tener uno superior al de la galaxia. Esta expansión se mantiene hoy en día, y es la que explica por qué las galaxias parecen alejarse una de otra.

Buscando evidencias.

Aunque sencilla y hermosa, esta explicación era dominio absoluto de la física teórica. Para ser considerada como teoría en el mundo de la ciencia, una explicación debe estar acompañada de evidencia observable y contrastable, y hasta hace una semana, la Inflación cósmica solo era respaldada por un preciso modelo matemático y algunas suposiciones.

Sin embargo, los investigadores del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics diseñaron una elaborada estrategia para encontrar la anhelada evidencia. Para ello, solo hacia falta encontrar un grupo tipo particular de ondas gravitacionales: las que solo puede producir una inflación descomunal, como la descrita por Guth y Linde.

Ondas gravitacionales

Coja un objeto pesado, por ejemplo un pisapapeles. Muévalo con fuerza en todas direcciones. Usted acaba de crear ondas gravitacionales… diminutas, eso sí, imposible de detectar, pero las ha creado. ¿Cómo? Ha utilizado un objeto con masa para perturbar en el tejido espacio-temporal.

Si en lugar del pisapapeles usáramos un par de estrellas gigantes orbitándose entre sí, o un agujero negro supermasivo, tal vez su efecto podría ser percibido, aunque no por usted o por mí, sino por un elaborado experimento a base de rayos laser y mucha, muchísima paciencia.

Si un par de estrellas pueden causar una perturbación en el tejido espacio-temporal, es natural pensar que la expansión entera del universo, tal como la describe la inflación, haya producido ondas gravitacionales de características descomunales.

Como detectar estas ondas resultaría sumamente complejo, los investigadores optaron por buscar el efecto que estas ondas hayan podido tener sobre aquello que sí podamos detectar. Es decir, los investigadores pensaron: “si estas ondas existen, debieron haber afectado la polarización de la radiación de fondo de microondas”, y fue allí donde concentraron sus esfuerzos.

El descubrimiento

La radiación de fondo de microonda puede ser polarizada en dos modos, el modo E y el modo B. El segundo solo podría ser logrado por estas esquivas ondas gravitacionales. Es así como, con ayuda de un enorme radiotelescopio especialmente diseñado para ello, el BICEP2, los investigadores se dispusieron a encontrar este patrón de polarización, muy débil y difícil de detectar.

Ondas gravitacionales BICEP2

Imagen de la polarización modo 2 captadas por el radiotelescopio de la Antartida

Luego de tres años analizando y reduciendo datos, eliminando sobre todo el ruido proveniente del polvo de nuestra propia galaxia, los investigadores han podido por fin anunciar el descubrimiento de este modo de polarización, que sorprendentemente es más intenso de lo esperado.

Este hallazgo, además de confirmar la hipótesis de la gran inflación y descartar cerca del 90% de otros modelos cosmológicos,  deja en el aire algunas ideas inquietantes y seductoras, ya que la propia teoría de la inflación, nos permite especular con la posibilidad de un multiverso. “Antes de la inflación habría un estado de falso vacío que cayó a un estado de inferior energía, lo que alimentó la inflación. Pero ese estado de falso vacío puede caer muchas veces, posiblemente infinitas, en otras burbujas de inflación que crean otros universos, cada uno con sus propias leyes físicas. Guth y otros físicos del ramo proponen que esto se da constantemente en una inflación eterna en la que se crean burbujas de universo continuamente” explican desde Neofronteras.com

Aunque la noticia ha despertado un enorme entusiasmo en la comunidad científica, habrá que esperar que otros experimento confirmen los datos, cosa común en el método científico. A pesar de esto, muchos especialistas aseguran que estamos ante un momento histórico de la ciencia, comparable al descubrimiento del Bosson de Higgs, y que al igual que este, sería merecedor de un Premio Nobel.

Fuentes:

Neofronteras.com

Investigacionyciencia.com

Youtube.com: Café y Física, Prof. Arturo Quirantes

 

Publicado en Ciencia al Día de El Día de Zamora

Ciencia al Día 203: Ondas gravitacionales

Ciencia al Día, un espacio de divulgación y actualidad cient

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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