A aparición dunha pegada que confirma a inflación na orixe do universo provocou un desconcerto

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

• Astronomia
• Astrofisika
• Fisika

A revista Nature utilizou a mesma palabra na noticia e destacou que o descubrimento recolle tres achegas principais: “Proporciona a evidencia máis directa das ondas anunciadas por Einsten; é a proba da inflación cósmica que os físicos esperaban ansiosamente; e abre o camiño paira harmonizar as forzas básicas da natureza coa gravitación cuántica”.

John Kovack, investigador do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian e xefe do equipo de BICEP2, explica que é o que conseguiron: Detectáronse trazas de ondas gravitatorias posteriores ao Big Bang na radiación microondas de fondo. Esta pegada é un determinado tipo de polarización, chamado modo B.

Polarización en B. Ed. BICEP2

A astrofísica do Instituto de Astrofísica, Óptica e Electrónica de México, Itziar Aretxaga, lembrou que varios grupos traballan na detección de polarización tipo B, como SPT, ABS, ACTpol e telescopios terrestres CLASS, EBEX, SPIDER e PIPER globos satélite Planck. E todos eles, ao parecer, foron adiantados polo equipo do telescopio BICEP2.

Todos teñen o mesmo obxectivo, segundo Miguel Querejeta, astrofísico do Instituto Max Planck: detectar as ondas gravitatorias, que son a proba que corroboran a teoría da inflación proposta por Alan Guth nos anos 80.

Inflación, teoría elegante

Itziar Aretxaga. Astrofísica do Instituto Nacional de Óptica e Electrónica de México. Ed. Itziar Aretxaga

De feito, como di Aretxaga, “a inflación non foi probada até agora, pero é necesario paira resolver algúns problemas nos que se atopan as teorías clásicas do Big Bang”. Entre estes problemas atópase a uniformidade da temperatura da radiación microondas de fondo: “A radiación microondas de fondo ten una temperatura moi similar (2,7K) medida en calquera dirección, pero se esta radiación produciuse aos 380.000 anos do universo, en realidade non hai tempo paira equilibrar a temperatura en todo o universo, xa que a información non pode transmitirse a unha velocidade superior á da luz. A inflación dá una solución moi elegante a este problema”.

A teoría da inflación propón que nuns 10-35 segundos despois do Big Bang, o universo multiplicouse por 1040. “De feito, se isto fose así, os lugares que liberan a radiación microondas de fondo estarían 1040 veces máis cerca que no cálculo clásico antes de producirse a inflación, polo que non habería ningún problema en lograr o equilibrio térmico”.

Segundo Alan Guth, a inflación sería a “Banga do Big Bang”. Segundo a teoría, esta rápida e enorme expansión do tempo espacial veríase acompañada de ondas gravitatorias que deixarían pegada na radiación microondas de fondo: Polarización tipo B.

Existen dous tipos de polarización, os modos E e os modos B. Os primeiros pódense producir por ondas gravitatorias, pero tamén por outros fenómenos relacionados coa materia presente no universo. Pola contra, considerouse que os modos B só poden ser creados polas ondas gravitatorias orixinais, aínda que na detección realizada o ano pasado co telescopio SPT tamén se pode producir polas lentes que viron. Con todo, descartando que sexa por lentes, o descubrimento deste tipo de polarización demostraría que existen ondas gravitatorias e que, á súa vez, as teorías que as predín son correctas.

Gráfico da historia do universo. Ed. BICEP2

Ante a evidencia que afirma a teoría

Varios grupos buscaban, por tanto, una polarización como B, e por iso emocionouse tanto Andrei Linde, físico que completou a proposta de Guth cando lle informaron de que a detectaron. E non é de estrañar: como dixo, tardou 30 anos en esperar a proba que ratificaría a teoría: O Big Bang creou a pegada das ondas orixinais. Nas declaracións realizadas ao recibir a noticia, Lind recoñeceu que tiña medo de crer que era verdade porque era “só belo”. Paira escorrentar este medo tamén foi útil detectar a polarización como B.

Ademais de Linde, moitos outros físicos, astrónomos e cosmólogos alegráronse da noticia. A pesar de que Aretxabaleta tiña un día festivo, pasou todo o día diante do computador: “primeiro, tentando escoitar o discurso técnico por streaming, pero non puiden facelo porque o servidor de Harvard estaba colapsado, logo esperaba a rolda de prensa e conseguín que me dese conta diso en directo, e finalmente lin o artigo técnico e lin e comentei os comentarios doutros astrofísicos e cosmólogos nas redes sociais”.

A noticia actual lembra o período no que se detectaron fluctuaciones de temperatura na radiación microondas de fondo en 1992: “Entón estaba a facer a tese en Madrid e os catedráticos do meu departamento estaban á porta, dando a noticia, totalmente axitados. Este resultado de 1992 apareceu na primeira páxina de todos os xornais e, posteriormente, en 2006, foi galardoado co Premio Nobel de Física aos principais investigadores dos grupos que realizaron o descubrimento, despois de confirmar ben o descubrimento”. Cre que sucedeu o mesmo co bosón Higgs, pero esta vez considérase aínda máis “emocionante”, xa que a teoría da inflación non estaba tan aceptada como as dous anteriores.

Paira Miguel Querejeta tamén foi “gratificante” recoller o descubrimento. Con todo, advirte de que algúns medios esaxeraron e distorsionado a noticia: “Por exemplo, os meus compañeiros de atletismo preguntábanme se isto é a proba definitiva do Big Bang… pero xa tiñamos claro que foi o Big Bang desde que fai 50 anos Penzias e Wilson descubriron a radiación de microondas de fondo”.

Pendente de confirmación

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

Pero coa alegría, tanto Aretxaga como Querejeta expresaron cautela. Os investigadores de BICEP2 recoñeceron que outro grupo debería confirmar a detección paira validarla completamente. E iso mesmo pensa Aretxaga: “Isto daría certeza ao resultado. Tamén poden aclarar algúns efectos estraños que se observan nos datos”.

O grupo de BICEP2 afirmou que “está bastante claro que se detectou una polarización do tipo B”, “e afirmou que non se trata dunha polarización do tipo B provocada pola amplificación da radiación microondas de fondo e da materia que hai entre nós, pero que haberá que confirmar.”

Ademais, considera que aínda non está definida a intensidade das ondas gravitatorias e o tipo de inflación que pode ser. Máis aínda: “A comparación entre os datos e os modelos aínda non é moi boa nalgunhas escalas e quizais a clave estea no tratamento dos datos. Poden ser detalles, pero hai que entender ben os detalles ante un descubrimento tan grande”.

Querejeta tamén considerou imprescindible que outros grupos obteñan resultados e con eles confirmar a detección de bicep2: “Por unha banda, paira coñecer mellor as características do tipo de inflación será necesario profundar no estudo da radiación microondas de fondo, paira o que podemos esperar novos resultados do satélite Planck. Doutra banda, sería interesante realizar outras deteccións de ondas gravitatorias. De feito, as ondas gravitatorias teñen que ver non só coa inflación, senón con calquera situación na que o tempo espacial está moi curvado, por exemplo, ao redor dos buracos negros; e nesta dirección hai varios grupos de investigadores traballando”.

Segundo Aretxabaleta, “teremos que ter un pouco de paciencia ata que os outros grupos realicen o seu traballo”.

Ruth Lazkoz Sáez: "A detección non só nos impactou, senón que nos causou quebradizos de cabeza"

Ed. Ruth Lazkoz

É profesor do Departamento de Física Teórica e Historia da Ciencia da UPV/EHU e traballa no Grupo de Investigación da Gravitación, Cosmología e outras estruturas do Universo, especializado no tratamento de datos experimentais. Cabe destacar que o grupo é un referente internacional en materia de relatividad clásica. O propio Lazkoz está a traballar en varios aspectos da cosmología, pero sobre todo está interesado na aceleración do universo, concretamente na enerxía escura e na inflación. Por tanto, afectou directamente a detección de polarización tipo B.

Que opinas sobre a detección? Cal crees que é a clave?

A detección de calquera efecto importante a nivel teórico é una excelente noticia. Neste caso, a clave é que o efecto observado é moito máis forte do esperado. Isto ten varias consecuencias. Por exemplo, algunhas teorías que até a data considerábanse boas puxéronse en cuestión, xa que a súa predición era moito máis débil. E, precisamente, as teorías máis seguidas pola debilidade. Ademais, debido a esta debilidade, varios proxectos que quedaron atrás na carreira construíronse con especificaciones técnicas moi sensibles.

Como o tomou vostede? Emocionouche ou che deixou frío?

Entre os proxectos que quedaron atrás atópase o experimento Quixote de Canarias. O noso equipo estaba a simular a medición que ía realizar este telescopio dentro de una colaboración. Agora, como consecuencia da detección, imos ter que repetir e ampliar os nosos simulacros, o que require bastante tempo. Por tanto, a detección non só nos impactou, senón que tamén nos causou quebradizos de cabeza.

Que podemos esperar de agora en diante? Cales serán (ou deberían ser), na súa opinión, os seguintes pasos?

O seguinte paso será a repetición da detección por parte doutros grupos, así como a resolución das dúbidas que algúns manifesten sobre a detección actual. A continuación, ou paralelamente, deberase profundar no desenvolvemento e comprensión dos modelos teóricos subxacentes. A partir de agora, esperamos que este tema se converta nun tema de moda e que haxa moitas máis noticias respecto diso.