El estudio de la primera luz del Universo se está demostrando más apasionante y sorprendente de lo que nunca pudieron imaginar Alpher y Herman, los físicos que en 1948 predijeron que aún hoy podríamos llegar a ver esa radiación "de fondo" viajando por el Universo, más de 13 mil millones de años después. Ahora, el análisis en detalle de esa luz, observada con telescopios especiales situados en el Polo Sur, en el espacio y allí donde han podido colocarse, muestra cómo las teorías cosmológicas son ciencia y no creencia (hechos y modelos comprobados, frente a la mera especulación). En esta entrada del blog, que ya avisamos larga, ampliamos los datos que ya se comentan en El Mundo: "Los astrónomos descubren ecos de la expansión del Universo después del Big Bang".
El lunes 17 de marzo de 2014 puede pasar a la historia del estudio del Universo como el día en que se comprobó que vivimos en un Cosmos que sufrió en sus primeros momentos de vida una enorme inflación, que provocó que ahora todo lo que observamos sea extraordinariamente ordenado y tranquilo, por así decirlo. Los responsables de un experimento que ha observado esa primera luz del Universo con un telescopio de microondas situado en la Antártida, denominado BICEP2 ("Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2", imágen de la polarización de la radiación cósmica extragaláctica de fondo", heredero del primer BICEP y que el año que viene verá un BICEP3, un experimento liderado por el Centro de Astrofísica de la Universidad de Harvard, Mass., EEUU, pero con una amplia participación estadounidense). Las observaciones realizadas entre 2010 y 2012 han sido analizadas para poder estudiar las pequeñas variaciones en la polarización de la luz de ese fondo cósmico, desde la Base Amudsen-Scott, situada justo en el polo sur geográfico en medio de la Antártida, y uno de los lugares más fríos, idóneo para poder observar desde el suelo este tipo de luz, radioondas que tienen una temperatura equivalente menor que 3 K, tres grados por encima del cero absoluto.
Imagen del Experimento "Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2" en el Polo Sur
¿Pero qué es esto de la "primera luz" o "radiación cósmica de fondo"? En el modelo cosmológico estandar, el conocido popularmente como BIG BANG, el Universo fue al principio muy denso y muy caliente, de manera que ni la materia ni la energía se comportaban en la forma en que lo hacen habitualmente... En concreto, la temperatura y densidad promedio del Universo antes del año 380.000 después del comienzo, sería capaz de mantener en equilibrio las partículas y la radiación. Una forma sencilla de verla: el Universo era opaco, porque cualquier fotón emitido era inmediatamente absorbido por otra partícula cercana. Pero cuando la temperatura descendió a un nivel que permitía a los protones y los electrones formar átomos de Hidrógeno (el momento de "recombinación"), es decir, en torno a los 3.000 K, los fotones pudieron escaparse libremente.
Y esa luz, como predijeron Ralph Alpher y Robert Herman en 1948, habría seguido viajando desde entonces por todo el Universo, enfriándose conforme el Universo se expandía y enfriaba (ahora el Universo es 1.100 veces menos denso que ese día, que se calcula sucedió hacia el año 379.000 después del Big Bang). Pero fue en el año 1965 cuando se produjo un hecho histórico en la cosmología observacional: Arno Penzias y Robert Wilson observaron esa radiación cósmica de fondo, a una temperatura similar a la que se predecía según los modelos teóricos.
Desde entonces, casi toda la historia de la Cosmología como ciencia ha tenido una enorme preocupación por analizar esa radiación de fondo: por un lado, al ser la primera luz del día en que nacieron los átomos de la materia convencional, es el fondo sobre el que vemos todas las demás luces del Universo. Si podemos quitar todo lo que se va superponiendo, lo que quede será la imagen de cómo era el Universo en el año 379.000. Por ejemplo, comprobar si la materia estaba ya agrupándose y de qué manera, o entender cuál era la composición del Universo antes de que las primeras estrellas llegaran a nacer y comenzar a procesar la materia.
No solo eso, conforme los modelos teóricos pudieron permitir a la física acercarse más a las enormes energías que sucedieron en los primeros momentos del Universo se vio que dependiendo de qué sucesos habrían tenido lugar entonces, la textura observada de la radiación de fondo sería diferente.
A lo largo de este medio siglo, las observaciones de la radiación de fondo han ido, por lo tanto, permitiendo acotar modelos teóricos, avanzar en el diseño de nuevas teorías cosmológicas e ir acercando la parte teórica y la observacional de una ciencia que, durante muchos siglos, había sido poco más que una especulación teológica o filosófica. En los últimos tiempos, con la ayuda de los satélites (COBE, WMAP y ahora el europeo PLANCK) los detalles sobre esta radiación han sido mejor conocidos. Una recomendable historia de todo este proceso la cuenta Rafael Bachiller en sus notas sobre astronomía en El Mundo: El eco del 'Big Bang'.
Pero aún quedan muchas incógnitas. Por ejemplo, dentro de los modelos más razonables de lo que pasó cuando el Universo era muy muy denso y muy muy caliente es que sufrió un breve periodo en el que su escala se disparó: una inflación que lo hizo aumentar de tal manera que realmente todo lo que podremos llegar a conocer del Universo lo teníamos entonces justo al lado. La teoría de la inflación permitía entender por qué el Universo es tan "suave", tan uniforme y plano, dicho en términos metafóricos, que miremos donde miremos vemos siempre cosas bastante parecidas.
La inflación se halla razonablemente comprobada, y es un modelo cosmológico mucho más complejo que las primeras ideas avanzadas en 1981 por Alan Guth sobre la idea de Willem de Sitter, que desarrolló modelos altamente simétricos del Universo. Pero si bien permitía entender por qué el Universo que observamos es tan homogéneo e isótropo, necesitaba de nuevas conexiones que relacionaran lo que se observaba en la primera luz con los estudios sobre la distribución de las galaxias y otras observaciones del Universo realizadas por los astrofísicos. Por otro lado, la misma idea de una transición de fase, de un campo escalar (llamado inflatón) que provocó que cuando la edad era entre 10E-35 y 10E-34 segundos todo se expandiera de forma ultrarrápida, necesita de una comprobación exhaustiva.
A pesar de la homogeneidad subyacente de la radiación de fondo, la textura (que equivale a pequeñas variaciones de temperatura de unas pocas millonésimas de grado) ha ido revelando importantes datos sobre la evolución del Universo. El año pasado comentábamos en este blog los resultados presentados por el equipo del telescopio Planck.
Anisotropías en la radiación cósmica de fondo, según Planck (2013). Crédito: ESA and the Planck Col
Y el próximo mes de junio se esperan presentar nuevos detalles de las más precisas observaciones del Planck. Pero la carrera por desvelar las entretelas de la radiación de fondo es precisamente eso, una carrera, y los resultados no esperan. Por eso la presentación de hoy del BICEPS2, que a su vez se ha visto adelantada porque hace una semana, desde otro experimento que también investiga la polarización de la radiación de fondo, el POLARBEAR de la Universidad de Berkeley (California, EEUU), ya se habían avanzado unos resultados similares. Otros experimentos con telescopios terrestres, globos y satélitces confirmarán a lo largo de este año lo que ya muchos anuncian como un previsible Premio Nobel de Física a la teoría de la inflación cósmica.
Lo observado es la existencia de una forma específica de polarización (llamada modo-B, aunque también aparecen modos-E) que corresponde con sucesos que tuvieron lugar durante la brevísima fase de la inflación. En concreto, se produjeron ondas gravitacionales, algo que se suele describir como un temblor del espacio-tiempo, o se acude a una especie de vaivén en un flan, pero que es realmente algo menos intuitivo. La física subyacente nos supera a casi todo el mundo, pero lo interesante es que, precisamente, la observación confirma el modelo teórico con un altro grado de acuerdo. Es decir: podemos decir que BICEP2 ha observado el efecto de ondas gravitacionales "primordiales", producidas durante la inflación cósmica.
Mapas obtenidos de la polarización de la radiación cósmica de fondo con BICEP2. Hardard Univ.
Los mapas que han presentado, como el de esta imagen, se comparan con los modelos teóricos que preveían una observación similar. Sin embargo, con la mayor resolución de Planck tendremos una mejor confirmación de estas texturas en la radiación de fondo, que confirman los modelos cosmológicos que se han ido estableciendo en el último medio siglo.
Esta misma tarde, comentando las noticias con algunos de los más informados divulgadores de la cosmología de nuestro país, muchos reconocían el caracter histórico de este anuncio científico. Por ejemplo, César Tomé, autor del blog "Experientia Docet" (entre otras colaboraciones) comentaba:
"Los humanos aprendimos dolorosamente que la Tierra no era el centro del Universo, ni tampoco lo era el Sistema Solar; nuestra galaxia es sólo una más. Este descubrimiento, de confirmarse, implicaría que el universo que vemos con sus cientos de miles de millones de galaxias, sería sólo un trozo infinitesimal de un universo mucho mayor cuya extensión, estructura y evolución es incognoscible; no sólo eso, más allá de este universo podría haber infinitud de otros universos surgiendo continuamente. Es la cura de humildad definitiva."
Incluso aunque solo haya uno (algo que más de un físico sospecha, aunque esté de moda pensar que vivimos en uno de múltiples universos), lo cierto es que se confirma lo que la observación iba mostrando: que siendo tan grande solo tendremos contacto con una pequeñísima parte de él, dejando para la especulación todo lo que exista más allá. Daniel Torregrosa (de "Ese punto azul pálido") me recordaba esta tarde una cita del físico y también divulgador Lawrence Krauss: "Nada expande la mente como la expansión del Universo". Y ciertamente ahí estamos. Sobre todo porque esta información viene de la radiación de fondo, y estamos hablando de sutiles variaciones en su espectro de potencias (es decir, en la resolución espacial), en concreto de su polarización, y que estas huellas en la textura de la misma son la prueba de que las teorías de la física y la cosmología son compatibles y nos proporcionan un buen modelo de cómo el Universo nació, se expandió, tuvo un momento de ultraexpansión (la inflación) y sigue aún expandiéndose, a lo que hemos de añadir la abundancia de la materia oscura, necesaria para entender la forma en que se distribuyen las galaxias que observamos, y la energía oscura, que produce una aceleración de esa expansión.
Un profundo análisis de todo esto pueden encontrarlo también en La Ciencia de la Mula Francis, el blog del físico Francis R. Villatoro que, como sucede a menudo, ha sido uno de los primeros en saber dónde estaba lo sustancial de la noticia. Y agradezco también públicamente los comentarios de físicos como Mario Herrero Valea, que se congratulaba de que estos descubrimientos van eliminando los "posiblemente" o "quizá" de una cosmología cada vez más científica. Estos próximos días, seguro, podremos conocer mejor las dimensiones de este descubrimiento que, nada más llegar a través de Internet, ha generado, como cabía esperar, grandes expectativas y debates
ELMUNDIO.es
...viaje interestelar (astronomía en las escuelas)... Es Verdad que la religión es Mentira... Hay que erradicar la Mentira que es la religión de las escuelas y poner, por fin, obligatoria la Verdad que es LA ASTRONOMÍA desde la escuela elemental para que las buenas gentes de los Pueblos de la Tierra, libres de una vez del yugo religioso, comiencen a levantar los ojos hacia el cielo nocturno para contemplar el impresionante espectáculo del Universo. Entonces...adiós religión y sus Mentiras... Pero, ¿quien sera capaz de hacer eso?...los sinvzas de los políticos no, desde luego... Nosotros tenemos que hacerlo porque el Mundo no es que sea así, el Mundo es como Nosotros lo hacemos...¡religión fuera de las escuelas!... ASTRONOMÍA BIENVENIDA A LAS ESCUELAS...vamos...es la hora.
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