El descubrimiento científico del año en cinco preguntas
El hallazgo sobre el
nacimiento del universo presentado ayer es tan importante como
complicado. Un experto en cosmología de EEUU te ayuda a comprenderlo en
cinco pasos
Sean McWilliams es profesor de física en la Universidad del Oeste de Virginia y experto en ondas gravitacionales. El experto te explica, en cinco preguntas, qué se ha descubierto sobre el nacimiento del universo y por qué debe importarte.
El telescopio BICEP2 ha detectado un nivel estadísticamente significativo de polarización modo B en la radiación de fondo de microondas (CMB en sus siglas en inglés) a escalas angularmente grandes. [La radiación de fondo de microondas es la luz generada por el Big Bang que sigue llegando a la Tierra en forma de radiación constante]. En general, la luz puede polarizarse, lo que significa que apunta en una dirección bien definida. Cuando miramos a la radiación de fondo de microondas podemos ver en qué dirección apunta la luz en cada punto del cielo. Cuando lo hacemos, la mayor parte de la luz está polarizada en líneas rectas, ya sean de abajo a arriba, de izquierda a derecha o también siguiendo líneas diagonales. Esto es lo que se llama el modo E y en principio podemos eliminarlo de nuestras observaciones. Cuando lo haces, lo que queda son los modos B, que tienen una trayectoria ondulada a lo largo del cielo. Recientemente se observó esa ondulación en escalas pequeñas y se supo que se debía a la influencia de la gravedad de los objetos (planetas, galaxias) que hay entre la luz del CMB y nosotros. El nuevo descubrimiento de BICEP2 es la detección de modos B a escalas grandes con una confianza estadística de más de 5 sigmas [un margen de error de uno entre 35 millones]. La huella quedó impresa en el CMB cuando fue emitida esta luz por primera vez y corresponde a las ondas gravitacionales que se extendían por el universo en aquel tiempo. Esas ondas las generó la inflación, cuando el universo era muy pequeño pero estaba expandiéndose muy rápidamente. Esas ondas se fueron calmando en el lapso de tiempo entre la inflación y la aparición de la radiación de fondo de microondas y se han vuelto aún más calmadas desde entonces. Pero analizando el CMB podemos ver una instantánea de lo que hacían las ondas gravitacionales a los fotones del CMB en aquel tiempo.
¿Cómo de fiables son los resultados?
El descubrimiento es muy sólido. Todo se reduce a la
significación estadística. Asumiendo que las observaciones son reales,
no hay otro mecanismo viable de generar esos modos B que no sean las
ondas gravitacionales generadas en el universo temprano. De hecho, la
única pregunta que nos queda es saber si hay algún error sistemático en
las observaciones que no se ha detectado. Una observación independiente
por parte de otro experimento descartará esa posibilidad.
¿Es este un descubrimiento de Nobel?
Definitivamente, sí. La razón es que el descubrimiento es a
la inflación lo que un cuchillo ensangrentado o una pistola humeante a
un crimen. También tiene importantes implicaciones en física de
partículas, porque nos está contando el estado del universo durante un
tiempo en el que era increíblemente pequeño y por tanto con mucha
energía concentrada. El hecho de que la señal captada se deba a ondas
gravitacionales es muy interesante pero creo que estas otras dos razones
son las principales por las que este descubrimiento garantiza un premio
Nobel si se confirman.
¿Cómo es de novedoso?
Recientemente, POLARBEAR encontró modos B en escalas más pequeñas, pero no eran primordiales, es decir, de las primeras etapas del universo.
¿Es realmente directa la observación de esas primeras ondas del Big Bang?
Esta es una pregunta interesante y sutil. Yo argumentaría que este resultado es más directo que la de Hulse-Taylor, que ganaron el Nobel,
porque estamos viendo directamente la huella de las ondas
gravitacionales en los fotones. Dicho esto, la observación de
Hulse-Taylor es más dinámica, porque podemos ver cómo el sistema
continúa evolucionando debido a la emisión continua de ondas
gravitacionales. En cambio esta nueva observación es estática, es decir,
una imagen fija del contenido de las ondas gravitacionales que contenía
el universo en un momento específico de la historia del universo.
Pronto, tanto los interferómetros de láser como Advanced LIGO y los dispositivos de análisis de púlsares como NANOGrav
harán observaciones que serán inequívocamente directas y además,
dinámicas, y esto también dará lugar a más descubrimientos dignos de
Nobel. De cualquier forma, independientemente de los modos B causados
por ondas gravitacionales que ha visto BICEP2, esta observación se
llevará el Nobel sólo por sus implicaciones para la inflación.
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