¿Qué es lo que han encontrado en el Polo Sur?

La radiación de fondo de microondas (en inglés, CMB) ha sido, desde su descubrimiento en 1964, uno de los pilares sobre los que se apoya el modelo cosmológico estándar según el cual el universo se expande a partir de una explosión inicial (el famoso Big Bang) hace unos 13800 millones de años.

Esa radiación de fondo es algo así como el incremento de temperatura que podemos medir a partir de aquella gigantesca explosión. Si la explosión dio lugar a temperaturas increíbles poco después de haber ocurrido, ahora, millones de años después, creemos estar midiendo el pequeño remanente de radiación fruto de aquel suceso sin igual. Esa radiación la encontramos como una emisión electromagnética de temperatura equivalente a 2.7 K y en el rango de las microondas, con longitudes de onda de milímetros. Esos 2.7 K hacen referencia a una emisión realmente débil pero es que hay que tener en cuenta, que la explosión fue colosal, pero el tiempo que ha tenido para enfriarse nuestro entorno también es inimaginable; nada menos que 13800 millones de años.

La radiación de fondo de microondas viene de todas partes del Universo y por eso, los especialistas le llaman isótropa (que no depende de la dirección), apuntemos a donde apuntemos las antenas, encontramos esa radiación de fondo como cabría esperar si estuviésemos en medio de un escenario donde ha explotado algo hace pocos instantes, nos encontraríamos en medio de un exceso de temperatura que nos rodea.

Satélites como el europeo Planck han mapeado la radiación de microondas que se recoge en esta imagen

Pues bien, el pasado Lunes, científicos norteamericanos han reportado haber encontrado en la radiación del fondo de microondas unas características de polarización llamada modo-B que se han identificado como las ondas gravitacionales que dieron lugar a la inflación. ¡Ahí queda eso!

Vamos a intentar desbrozar un poco todo ese conjunto de términos.

Pero, para poder acercarnos a la comprensión de la noticia que ha saltado a los medios la pasada semana, tenemos que conocer algunos de los problemas que ha tenido el modelo estándar cosmológico que, dicho sea de paso, es el que goza de mayor aceptación entre la comunidad científica internacional.

Uno de los mayores problemas, curiosamente, planteado desde el plano teórico, es el llamado problema del horizonte. Se trata de una interesante paradoja que ataca plenamente a ese sencillo modelo cosmológico de un Universo que nació desde una explosión inicial y ahora, 13800 millones de años después, simplemente nos seguimos expandimos fruto del empujón que supuso aquel hecho.

El problema del horizonte se puede describir telegráficamente como sigue:

1) El Universo presenta las mismas leyes físicas y se encuentra en equilibrio térmico a 2.7 K en cualquier dirección que observemos

2) ¿Cómo se ha propagado la temperatura y las leyes físicas de una punta a otra del Universo si, a la velocidad de la luz y en el tiempo de 13800 mill. de años no han tenido tiempo de comunicarse?

Es decir, el Universo que observamos de punta a punta, es mayor que la distancia que recorrería la luz (la máxima velocidad permitida por la física) en el tiempo que suponemos que tiene el Universo. ¿Qué hace que todo esté a una temperatura exacta de 2.728 K cuando no ha habido contacto alguno entre los dos extremos?

Ante esta paradoja, la Ciencia respondió con un fenómeno intuitivamente confuso denominado inflación. La inflación es una expansión exponencial del espacio-tiempo en el que algo muy pequeño, pasó a tener un tamaño de millones de años luz.

inflacion

Pues bien, lo que los investigadores norteamericanos del experimento BICEP2, perteneciente al Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, han descubierto son ondas gravitacionales que consideran que son las asociadas al fenómeno de la inflación. Las medidas se realizan desde un telescopio que opera a un kilómetro del Polo Sur.

The BICEP2 telescope is the white dish at the top right of the blue building. The dish on the left is the South Pole Telescope. (Courtesy: National Science Foundation)

El telescopio BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) en el Polo Sur

Se considera, por tanto, que el modelo de la inflación queda muy reforzado por estas medidas. El análisis de los datos del satélite Planck dará lugar a la confirmación de estos datos. Eso ocurrirá hacia principio de verano de 2014.

gravitational waves from inflation

Mapa de los modos-B identificados por BICEP2

El Instituto Astrofísico de Canarias (IAC) tiene operando ya una primera fase de QUIJOTE, que constituye el único experimento europeo orientado a identificar los modos-B del fondo de microondas. Este experimento será también clave para confirmar los datos adquiridos por BICEP2.

QUIJOTE será otro experimento clave para confirmar el modo-B del fondo de microondas.

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2 pensamientos en “¿Qué es lo que han encontrado en el Polo Sur?

  1. Muy bien explicado Antonio. Da gusto leer los artículos tan desmenuzados. Ahora, ¿para cuándo un artículo explicando qué es realmente la expansión del universo?

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