La aparición de una huella que confirma la inflación en el origen del universo ha provocado un desconcierto

2014/03/19 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia
• Astrofisika
• Fisika

La revista Nature ha utilizado la misma palabra en la noticia y ha destacado que el descubrimiento recoge tres aportaciones principales: “Proporciona la evidencia más directa de las ondas anunciadas por Einsten; es la prueba de la inflación cósmica que los físicos esperaban ansiosamente; y abre el camino para armonizar las fuerzas básicas de la naturaleza con la gravitación cuántica”.

John Kovack, investigador del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y jefe del equipo de BICEP2, explica qué es lo que han conseguido: Se han detectado trazas de ondas gravitatorias posteriores al Big Bang en la radiación microondas de fondo. Esta huella es un determinado tipo de polarización, llamado modo B.

Polarización en B. Ed. BICEP2

La astrofísica del Instituto de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México, Itziar Aretxaga, ha recordado que varios grupos trabajan en la detección de polarización tipo B, como SPT, ABS, ACTpol y telescopios terrestres CLASS, EBEX, SPIDER y PIPER globos satélite Planck. Y todos ellos, al parecer, han sido adelantados por el equipo del telescopio BICEP2.

Todos tienen el mismo objetivo, según Miguel Querejeta, astrofísico del Instituto Max Planck: detectar las ondas gravitatorias, que son la prueba que corroboran la teoría de la inflación propuesta por Alan Guth en los años 80.

Inflación, teoría elegante

Itziar Aretxaga. Astrofísica del Instituto Nacional de Óptica y Electrónica de México. Ed. Itziar Aretxaga

De hecho, como dice Aretxaga, “la inflación no ha sido probada hasta ahora, pero es necesario para resolver algunos problemas en los que se encuentran las teorías clásicas del Big Bang”. Entre estos problemas se encuentra la uniformidad de la temperatura de la radiación microondas de fondo: “La radiación microondas de fondo tiene una temperatura muy similar (2,7K) medida en cualquier dirección, pero si esta radiación se produjo a los 380.000 años del universo, en realidad no hay tiempo para equilibrar la temperatura en todo el universo, ya que la información no puede transmitirse a una velocidad superior a la de la luz. La inflación da una solución muy elegante a este problema”.

La teoría de la inflación propone que en unos 10-35 segundos después del Big Bang, el universo se multiplicó por 1040. “De hecho, si esto fuera así, los lugares que liberan la radiación microondas de fondo estarían 1040 veces más cerca que en el cálculo clásico antes de producirse la inflación, por lo que no habría ningún problema en lograr el equilibrio térmico”.

Según Alan Guth, la inflación sería la “Banga del Big Bang”. Según la teoría, esta rápida y enorme expansión del tiempo espacial se vería acompañada de ondas gravitatorias que dejarían huella en la radiación microondas de fondo: Polarización tipo B.

Existen dos tipos de polarización, los modos E y los modos B. Los primeros se pueden producir por ondas gravitatorias, pero también por otros fenómenos relacionados con la materia presente en el universo. Por el contrario, se ha considerado que los modos B sólo pueden ser creados por las ondas gravitatorias originales, aunque en la detección realizada el año pasado con el telescopio SPT también se puede producir por las lentes que vieron. Sin embargo, descartando que sea por lentes, el descubrimiento de este tipo de polarización demostraría que existen ondas gravitatorias y que, a su vez, las teorías que las predicen son correctas.

Gráfico de la historia del universo. Ed. BICEP2

Ante la evidencia que afirma la teoría

Varios grupos buscaban, por tanto, una polarización como B, y por eso se emocionó tanto Andrei Linde, físico que completó la propuesta de Guth cuando le informaron de que la habían detectado. Y no es de extrañar: como dijo, ha tardado 30 años en esperar la prueba que ratificaría la teoría: El Big Bang creó la huella de las ondas originales. En las declaraciones realizadas al recibir la noticia, Lind reconoció que tenía miedo de creer que era verdad porque era “sólo bello”. Para ahuyentar este miedo también ha sido útil detectar la polarización como B.

Además de Linde, muchos otros físicos, astrónomos y cosmólogos se han alegrado de la noticia. A pesar de que Aretxabaleta tenía un día festivo, pasó todo el día delante del ordenador: “primero, intentando escuchar el discurso técnico por streaming, pero no pude hacerlo porque el servidor de Harvard estaba colapsado, luego esperaba la rueda de prensa y conseguí que me diera cuenta de ello en directo, y finalmente leí el artículo técnico y leí y comenté los comentarios de otros astrofísicos y cosmólogos en las redes sociales”.

La noticia actual recuerda el periodo en el que se detectaron fluctuaciones de temperatura en la radiación microondas de fondo en 1992: “Entonces estaba haciendo la tesis en Madrid y los catedráticos de mi departamento estaban a la puerta, dando la noticia, totalmente agitados. Este resultado de 1992 apareció en la primera página de todos los periódicos y, posteriormente, en 2006, fue galardonado con el Premio Nobel de Física a los principales investigadores de los grupos que realizaron el descubrimiento, después de haber confirmado bien el descubrimiento”. Cree que ha sucedido lo mismo con el bosón Higgs, pero esta vez se considera aún más “emocionante”, ya que la teoría de la inflación no estaba tan aceptada como las dos anteriores.

Para Miguel Querejeta también ha sido “gratificante” recoger el descubrimiento. Sin embargo, advierte de que algunos medios han exagerado y distorsionado la noticia: “Por ejemplo, mis compañeros de atletismo me preguntaban si esto es la prueba definitiva del Big Bang… pero ya teníamos claro que fue el Big Bang desde que hace 50 años Penzias y Wilson descubrieron la radiación de microondas de fondo”.

Pendiente de confirmación

Miguel Querejeta. Astrofísico del Instituto Max Planck. Ed. Danel Solabarrieta / Elhuyar

Pero con la alegría, tanto Aretxaga como Querejeta han expresado cautela. Los investigadores de BICEP2 han reconocido que otro grupo debería confirmar la detección para validarla completamente. Y eso mismo piensa Aretxaga: “Esto daría certeza al resultado. También pueden aclarar algunos efectos extraños que se observan en los datos”.

El grupo de BICEP2 ha afirmado que “está bastante claro que se ha detectado una polarización del tipo B”, “y ha afirmado que no se trata de una polarización del tipo B provocada por la amplificación de la radiación microondas de fondo y de la materia que hay entre nosotros, pero que habrá que confirmar.”

Además, considera que todavía no está definida la intensidad de las ondas gravitatorias y el tipo de inflación que puede ser. Más aún: “La comparación entre los datos y los modelos todavía no es muy buena en algunas escalas y quizás la clave esté en el tratamiento de los datos. Pueden ser detalles, pero hay que entender bien los detalles ante un descubrimiento tan grande”.

Querejeta también ha considerado imprescindible que otros grupos obtengan resultados y con ellos confirmar la detección de bicep2: “Por un lado, para conocer mejor las características del tipo de inflación será necesario profundizar en el estudio de la radiación microondas de fondo, para lo que podemos esperar nuevos resultados del satélite Planck. Por otro lado, sería interesante realizar otras detecciones de ondas gravitatorias. De hecho, las ondas gravitatorias tienen que ver no sólo con la inflación, sino con cualquier situación en la que el tiempo espacial está muy curvado, por ejemplo, alrededor de los agujeros negros; y en esta dirección hay varios grupos de investigadores trabajando”.

Según Aretxabaleta, “tendremos que tener un poco de paciencia hasta que los otros grupos realicen su trabajo”.

Ruth Lazkoz Sáez: "La detección no sólo nos ha impactado, sino que nos ha causado quebraderos de cabeza"

Ed. Ruth Lazkoz

Es profesor del Departamento de Física Teórica e Historia de la Ciencia de la UPV/EHU y trabaja en el Grupo de Investigación de la Gravitación, Cosmología y otras estructuras del Universo, especializado en el tratamiento de datos experimentales. Cabe destacar que el grupo es un referente internacional en materia de relatividad clásica. El propio Lazkoz está trabajando en varios aspectos de la cosmología, pero sobre todo está interesado en la aceleración del universo, concretamente en la energía oscura y en la inflación. Por lo tanto, ha afectado directamente la detección de polarización tipo B.

¿Qué opinas sobre la detección? ¿Cuál crees que es la clave?

La detección de cualquier efecto importante a nivel teórico es una excelente noticia. En este caso, la clave es que el efecto observado es mucho más fuerte de lo esperado. Esto tiene varias consecuencias. Por ejemplo, algunas teorías que hasta la fecha se consideraban buenas se han puesto en cuestión, ya que su predicción era mucho más débil. Y, precisamente, las teorías más seguidas por la debilidad. Además, debido a esta debilidad, varios proyectos que han quedado atrás en la carrera se han construido con especificaciones técnicas muy sensibles.

¿Cómo lo ha tomado usted? ¿Te ha emocionado o te ha dejado frío?

Entre los proyectos que han quedado atrás se encuentra el experimento Quijote de Canarias. Nuestro equipo estaba simulando la medición que iba a realizar este telescopio dentro de una colaboración. Ahora, como consecuencia de la detección, vamos a tener que repetir y ampliar nuestros simulacros, lo que requiere bastante tiempo. Por lo tanto, la detección no sólo nos ha impactado, sino que también nos ha causado quebraderos de cabeza.

¿Qué podemos esperar de ahora en adelante? ¿Cuáles serán (o deberían ser), en su opinión, los siguientes pasos?

El siguiente paso será la repetición de la detección por parte de otros grupos, así como la resolución de las dudas que algunos hayan manifestado sobre la detección actual. A continuación, o paralelamente, se deberá profundizar en el desarrollo y comprensión de los modelos teóricos subyacentes. A partir de ahora, esperamos que este tema se convierta en un tema de moda y que haya muchas más noticias al respecto.