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Primera evidencia directa de la inflación cósmica

Hace casi 14 mil millones de años, el Universo que habitamos entró en existencia a través de un acontecimiento extraordinario que se inició con el Big Bang (Gran Explosión). En la fugaz primera fracción de un segundo, el Universo se expandió de manera exponencial, extendiéndose mucho más allá de la visión de nuestros telescopios. Todo esto, por supuesto, es solo teoría.

Los investigadores colaboradores del BICEP2, han anunciado el día de hoy la primera evidencia directa de ésta inflación cósmica. Sus datos también aportan las primeras imágenes de las ondas gravitacionales u ondulaciones del espacio-tiempo. Estas ondas gravitacionales han sido descritas como las “primeras sacudidas del Big Bang”. Finalmente, los datos confirman una profunda conexión entre la Mecánica Cuántica y la Relatividad General. “la detección de ésta señal representa uno de los hitos más importantes en la Cosmología actual. Una gran cantidad de trabajo llevada a cabo por muchísimas personas, nos ha permitido llegar hasta este punto”, así lo ha manifestado John Kovac (del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), líder de la colaboración BICEP2.

Estos resultados revolucionarios proceden de las observaciones realizadas del Fondo Cósmico de Microondas por el telescopio BICEP2, <un débil resplandor residual del Big Bang>. Las  pequeñas fluctuaciones de este resplandor residual nos proporcionan pistas acerca de las condiciones del Universo primigenio. Por ejemplo, pequeñas diferencias en las temperaturas a través del cielo nos muestran que regiones del mismo eran más densas y que finalmente condensaron para formar galaxias y cúmulos galácticos.

Dado que el Fondo Cósmico de Microondas es una forma de luz, presenta todas las propiedades de la misma, incluyendo la polarización. En la Tierra, la luz solar es dispersada por la atmósfera y se polariza, por lo que las gafas de sol polarizadas contribuyen a minimizar el deslumbramiento. En el espacio, el Fondo Cósmico de Microondas fue dispersado por átomos y electrones, polarizándose también. “Nuestro equipo captó  una clase especial de polarización denominada “modos B” el cual representa una rotación en la orientación polarizada de la luz antigua”, manifestó el codirector Jamie Bock (Caltech/JPL).

Las ondas gravitatorias comprimen el espacio conforme viajan, y ésta compresión genera un patrón distinto en el Fondo Cósmico de Microondas.

Las ondas gravitatorias comprimen el espacio a medida que se desplazan produciendo un patrón distinto en el Fondo Cósmico de Microondas. Las ondas gravitatorias poseen una “simetría especular”, al igual que las ondas luminosas y pueden presentar polarización diestra y zurda.

“La polarización con rotación modo B constituye una firma única  de las ondas gravitacionales debido a su simetría especular. Esta es la primera imagen directa de las ondas gravitacionales a través del cielo primigenio”, manifestó el codirector Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC).

El equipo examinó las escalas espaciales en el cielo, abarcando de uno a cinco grados aproximadamente (de dos a diez veces el ancho de la luna llena). Para ello, viajaron al polo Sur para aprovechar su aire frío, seco y estable.

“El polo Sur es el lugar más cercano para acceder al espacio y aun así permanecer en tierra”, manifestó Kovac, y añadió,  “es uno de los lugares más secos y claros de nuestro planeta, y resulta ideal para la observación de las tenues microondas del Big Bang”.

Se sorprendieron cuando detectaron una señal de polarización modo B considerablemente más fuerte de los que muchos cosmólogos esperaban. El equipo analizó los datos acumulados de más de tres años en un intento de descartar cualquier error. También tuvieron en consideración que la presencia de polvo en nuestra galaxia pudiera producir el patrón observado, pero tras analizar la información disponible lo consideraron altamente improbable.

El codirector Clem Pryke (University of Minnesota), comentó, “esto ha sido como buscar una aguja en un pajar, pero, nos tropezamos con una barra de hierro”.

Cuando se le pidió que comentara las implicaciones de éste descubrimiento, el teórico de Harvard Avi Loeb dijo, “este trabajo ofrece nuevas pistas acerca de algunas de nuestras cuestiones más elementales: ¿Por qué existimos¿. ¿Cómo comenzó el Universo¿. Estos resultados no son sólo una prueba irrefutable de la inflación sino que también nos dicen que ésta tuvo lugar y la enorme potencia de dicho proceso”.

BICEP2 es la segunda etapa de un programa coordinado, los experimentos BICEP y la cadena Keck presentan una estructura co-PI. Los cuatro codirectores son John Kovac (Harvard), Clem Pryke (UMN), Jamie Bock (Caltech/JPL) y Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC). Todos han trabajado conjuntamente en la consecución de las conclusiones finales junto con un inteligente equipo de científicos y estudiantes. Otras importantes instituciones colaboradoras en BICEP2 han sido la University of California de San Diego, University of British Columbia, National Institute of Standards and Technology, the University of Toronto, Cardiff University, y el Commisariado  de l'Energie Atomique.

BICEP2 está financiado por la National Science Foundation (NSF ). La NSF también dirige la Estación del Polo Sur, donde se encuentran BICEP2 y los otros telescopios utilizados en este trabajo. La Fundación Keck también contribuyó  con una importante financiación para la construcción de los telescopios del equipo. La NASA, el JPL, y la Fundación Moore apoyaron generosamente el desarrollo de los conjuntos de detectores ultrasensibles que hicieron posibles estas mediciones.

Detalles técnicos y todos los documentos se pueden localizar en la página web para BICEP2.

El Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica ( CfA), con sede central en Cambridge, Massachusetts,  es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Colegio de Harvard. Los científicos del CfA, se encuentran organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, evolución y destino último del Universo.

 

 

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