La
semana recién pasada, la noticia científica preponderante, que incluso apareció
en noticieros de la
Televisión , se referían al rumor, que de confirmarse, significaría varias cosas, entre las cuales,
estaría la evolución del Universo tras la Gran Explosiónla Era Inflacionaria
Los
Modo-B no han sido medidos y se
piensa que tienen una amplitud de aproximadamente 0,1 uK y que no se producen
únicamente a partir del plasma; son una señal de la Inflación Cósmica
Resumiendo,
los Modos permiten verificar la existencia de las ondas gravitacionales
primordiales producidas durante el Big Bang, mediante una señal indirecta que
dejan en el CMB, en concreto, en la polarización de dicha radiación. El campo
vectorial de polarización se puede descomponer en los dos modos ya indicados,
el E de nula rotación y el B de nula divergencia. Este último no puede ser
producido por perturbaciones escalares, como el inflatón, campo responsable de
la inflación, por lo cual, su detección es una indirecta señal de las ondas
gravitacionales primordiales.
Todo
esto, está relacionado con un pequeño telescopio, el BICEP2, que escanea el
cielo y escudriña el CMB, el cual habría
logrando detectar la energía fósil del BIG BANG.
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Imagen: Azotea del edificio donde esta montado BICEP2- en azul - en el cual se estudia la polarización de la CMB. La gran apertura en forma de embudo proporciona protección contra la interferencia terrestre. El Telescopio real se encuentra en el centro del embudo y en la presente foto aún no esta montado. A la derecha el Telescopio polo Sur con su espejo de 10 metros. Todo el complejo se encuentra a 500 metros de la Estación Admunsen-Scott en la Antartica y sirve a la exploración del Fondo Cósmico de Microondas. Crédito: Glenn Grant . Fundación Nacional para la Ciencia
BICEP2 [Background
Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization – Imágenes de Polarización
Extragaláctica del Fondo Cósmico de
Microondas - en español], se basa en el diseño de apertura del pequeño
telescopio BICEP1, pero aumenta en
gran medida el número de detectores que permite aumentar la velocidad de mapeo.
Los
detectores de BICEP2 son bolómetros
sensibles a la polarización hecha de un par de sensores de bordes de
transición, acoplados en forma ortogonal a redes de antenas en fase. Los
sensores de bordes de transición proporcionan una sensibilidad de un
limitado-fondo en la frecuencia de observación de 150 GHz, mientras que las
redes de antenas mejorar la
escalabilidad del diseño.
El
BICEP2 ha estado ubicado en la Estación Amundsen-Scott
El
anuncio de los informes del trabajo logrado
mediante BICEP2 fue hecho el 17
de marzo de 2014 desde el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica
anunciando que había detectado el Modo-B a nivel de r = 0,20 o 0,07 -0.05
desfavoreciendo la hipótesis nula (r=0)
en el nivel de 7 sigma.
Esta noticia primeramente corrió como un rumor, pero a medida que pasaron los
días, el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica,
confirmó que se han detectado rastros de la radiación cósmica de fondo,
procedentes de ondas gravitacionales muy tempranas, huellas que arrojan luz de
que sucedió en las primeras fracciones de segundo después del Big Bang.
En
el primer instante de la historia de nuestro Universo, hace unos 13.800
millones de años, ocurrió algo extraordinario y maravilloso: Surgió el
espacio-tiempo expandiéndose a una
velocidad superior a la de la luz, todo esto sucedió a los 10-34 segundos, periodo que hemos llamado Era Inflacionaria, el
cual esta marcado por las fluctuaciones cuánticas de las ondas gravitatorias generadas
en el Big Bang.
De
acuerdo a los modelos estándar de la cosmología, el universo se expande, significando, entre otras cosas, que las galaxias
se están alejando más y más lejos a medida que pasa el tiempo.
Enlace al vídeo
Unos
380.000 años más tarde, al enfriarse el plasma caliente, surge la Radiación de Fondo
Cósmico – CMB en inglés, que desde
entonces, si miramos cualquier parte del cielo, se observa de forma uniforme.
La
huella que dejaron las ondas gravitatorias primigenias en este CMB es lo que
han observado mediante el telescopio BICEP2, los Científicos del Centro de
Astrofísica Harvard-Smithsonian, de EE.UU. desde la Antártica.
La
última luz del primer período del universo, todavía podemos hoy verla, ¿Por qué
es así? Se debe a que los astrónomos buscan siempre en el pasado, todo lo que
vemos, es pasado, nunca podremos ver algo en forma inmediata.
Nuestro Sol,
está tan lejos de nuestro planeta que su luz tarda 8 minutos en llegar a
nosotros, por lo cual, siempre veremos a nuestra estrella, como era hace 8
minutos y nunca en la forma que está en un mismo instante. La luz de la Galaxia de Andrómeda,
requiere 2,5 millones de años en llegar hasta la Tierra , por lo tanto, vemos
ésa galaxia como era hace 2,5 millones de años atrás.
En relación al descubrimiento de BICEP2, John
Ellis, físico teórico del CERN y profesor en el King’s College de Londres ha
dicho: “¡Es un gran hallazgo!, es la
primera detección directa de las ondas gravitatorias o gravitacionales, pero
mucho más que eso, es su origen intrínsicamente cuántico, así que estamos
viendo gravedad cuántica a escala cosmológica” y continúa diciendo: “Además, el hecho de que su magnitud sea
relativamente grande, significa que tenemos una ventana al universo temprano
cuando las energías eran de unos 1016 gigaelectronvoltios
(GeV), muchas ordenes de magnitud más allá de lo que alcanzará el LHC (que opera a 14.000 GeV como máximo) o cualquier
acelerador de partículas que podamos imaginar”.
Para Enric Verdaguer, catedrático de Física Teórica
de la Universidad
de Barcelona (UB), el nuevo descubrimiento es comparable al del Higgs en el año
2012: “Así como el bosón de Higgs era la
última robusta predicción del modelo estándar de partículas, la existencia de
radiación gravitacional generada por un período inflacionario, es la última
predicción fuerte del modelo inflacionario que todavía no se había observado”.
El catedrático explica que lo que realmente se ha
medido en la radiación de fondo cósmico, es el Modo-B, un tipo de polarización
con aspecto rotacional o de rizo muy característico, que solo pueden producir
las ondas gravitacionales. “Estas son de
escalas gigantescas y no se conoce ningún otro mecanismo que las pueda
producir, mas que la amplificación que produce inflación”, comenta.
La astrofísica y profesora de la Universidad UB Pilar Ruiz, del Instituto de Física Fundamental (CSIC) "Nos está diciendo que la inflación aquella brutal expansión que tuvo lugar prácticamente después del Big Bang, corresponden a las energías predichas por Teoría de la Gran Unificación de la Fuerza; estaríamos viendo huellas de la Era de la Gravitación Cuántica, algo realmente emocionante ¿no?"
Desde el otro lado del Atlántico, el científico
Scott Dodelson del Fermilab de EE.UU., coincide en comparar el hallazgo con el
Higgas y destaca también emocionado, sus grandes posibilidades: “Esto abre una nueva ventana a toda nuestra
área de investigación. Las altas energías de la época inflacionaria, permiten
comprobar algunas ideas de la
Teoría de Cuerdas, que muchos asumieron que no iban a poder
testar. Es una nueva zona de juegos donde todo el mundo podrá empezar a poner a
prueba sus teorías”.
Pero como otros científicos, Dodelson sabe que
todavía no se puede confirmar el cien por ciento de que los resultados sean los
correctos y no se deban a algún artefacto técnico o estadístico; o que la señal
pueda proceder de una fuente inesperada: “La
gente es escéptica, somos así, por lo que habrá que esperar a que otros
instrumentos lo confirmen. Existen al menos media docena de experimentos que
continúan buscando la polarización Modo-B,
como SPTPol, que es un telescopio del Polo Sur o el ACTPol desde el desierto chileno
de Atacama. Sus datos concretarán o refutarán el hallazgo”.
La mayoría de los telescopios e instrumentos que
permitirán comprobar el hallazgo, están situados en los polos o en lo alto de
las montañas, donde la atmósfera es más limpia y presenta menos interferencias,
pero hay un lugar todavía mucho mejor para la realización de de observaciones:
El Espacio; y si hay unos resultados que los físicos están deseando conocer,
son los del satélite Planck de la Agencia Espacial
“Este
satélite ha efectuado un mapa del CMB durante el tiempo que estuvo operativo,
entre 2009 y 2013” explica Pablo Cerda-Durán investigador del
departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de
Valencia, “El análisis de la ingente
cantidad de datos generados durante la misión, no ha sido completado, y en
particular, falta el de las medidas de la polarización, (las cuales) muy
probablemente podrán confirmar o descartar los resultados de BICEP2”.El
científico apunta, al igual que otros colegas, en que esta detección será
relevante para evidenciar de forma indirecta la existencia de las ondas
gravitatorias, tal como predijo Einstein a principios del siglo XX, y la Inflación predicha por
Alan Guth en 1980.
Imagen artística del satélite Planck-crédito: NASA / JPL-Caltech
La investigadora del Instituto de Física
Corpuscular [CSIC-Universidad de Valencia] Olga Mena, ha enumerado otros
proyectos dedicados a la detección del Modo-B, haciendo notar que cualquiera de
ellos también podrán detectar el Modo-B; “Y
cuando ocurra, será uno de los mayores descubrimientos en cosmología, sobre
todo, por confirmar la inflación y la naturaleza cuántica del espacio-tiempo”
dice. “El Satélite Planck debería
comunicar sus análisis de datos de polarización, en pocos meses”, dice L-F.
Barbón miembro del Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma
Por su parte, el Profesor Fernando Atrio de la Universidad de
Salamanca, recuerda que las ondas gravitacionales que produzcan la polarización Modo-B, también
generan otros efectos: “Como ser, la
correlación de las anisotropías (Una cualidad física dependiente de la
dirección en que se mide) en temperatura o los denominados espectros de
potencia de temperatura”, que también convendría determinar.
Entonces, ¿Que es lo que queda?; queda por conocer los datos del Satélite Planck o de algún otro proyecto que busca el Modo-B, confirmando así lo descubierto por BICEP2. de concretarse afirmativamente la noticia, el resultado cambiará en forma fundamental la física.
Fuente: Spektrum.de / Wikipedia / SINC / Naukas - L. Morrón / Horizonte de Sucesos / SOCA Compilaciones / Scilogs / et al.
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