Cada vez más cerca del origen del universo

Cada vez más cerca del origen del universo

¿Por qué es tan importante que los científicos hayan 'escuchado' los ecos del 'Big Bang'?

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22 de marzo 2014 , 10:02 p.m.

Era cierto: todo lo que conocemos, lo que llamamos universo, ocupaba un espacio más pequeño que la cabeza de un alfiler y, tras una gran explosión (el Big Bang), en menos de lo que dura un parpadeo, comenzó a expandirse en forma exponencial, para plantar las semillas de lo que serían las estrellas, los planetas, las galaxias y las vastas extensiones de espacio casi vacío.

La extravagante teoría, conocida como inflación cósmica y enunciada en 1981 por el físico estadounidense Alan Guth, parece haber sido confirmada por el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, que el lunes informó que había detectado rastros de las ondas gravitacionales que recorrieron el espacio justo después del Big Bang.

Dicho de manera coloquial, es probable que los científicos terrestres hayan ‘visto’ un estallido que ocurrió hace 13.800 millones de años.

Para el físico teórico Avi Loeb, del Centro Astrofísico de la Universidad de Harvard, lo anunciado esta semana aporta un nuevo esclarecimiento sobre algunas de las cuestiones más fundamentales para saber por qué existimos y cómo comenzó el universo.

Otra vez, Einstein tenía razón

“Es el anuncio más grande de la física en años”, resumió Tom LeCompte, físico especialista en altas energías del prestigioso Cern (la organización europea para la investigación nuclear), que también analiza el Big Bang, pero desde la perspectiva de la física de partículas. Por eso, si se confirman las observaciones, podrían darles el Nobel a sus autores, le dijo a la AFP al comparar este hallazgo con el del Bosón de Higgs (2012), la partícula elemental que les da masa a muchas otras partículas.

De hecho, la detección de ondas gravitacionales no solo confirma lo dicho por Guth, sino que sigue dándole sustento empírico a la teoría general de la relatividad (1915), de Albert Einstein, que previo su existencia. El entusiasmo de la comunidad científica con la posible confirmación de la teoría de Guth no se hizo esperar. Lo logrado por los astrofísicos estadounidenses era la pieza que faltaba para explicar, de manera definitiva, aspectos que la teoría del Big Bang no resolvía; por ejemplo, por qué el universo luce igual en todas las direcciones.

Sin ese cortísimo periodo de expansión acelerada del universo (la inflación cósmica), usando un ejemplo del cosmólogo Daniel Baumann, de la Universidad de Cambridge, no se podría entender por qué dos tazas de café, a años luz una de la otra, tienen la misma temperatura. La respuesta de Guth –ahora confirmada por el telescopio Bicep2– es que ambas fueron hechas por la misma cafetera, al mismo tiempo, y puestas en lugares tan distantes en virtud del crecimiento exponencial del universo.

Mediante la detección de las ondas gravitacionales y la información que estas arrojarían sobre el primer segundo de vida del universo, podrían entenderse otros fenómenos y sus efectos, como los agujeros negros y las explosiones de supernovas, que generan huellas similares a las del Big Bang.

Pero quizás, lo más fascinante es lo que el anuncio de esta semana podría significar para el desarrollo de la física. Hasta ahora, la teoría general de la relatividad, que habla de la gravedad y del universo, no encaja con la mecánica cuántica, que se refiere a las partículas y a las fuerzas nucleares y el electromagnetismo. Como las ondas gravitacionales se generaron cuando la gravedad y el universo trabajaban en la misma escala de partículas, la esperanza de la comunidad científica es que el análisis de estas ondas permita entender cómo se compaginan ambas teorías.

Si eso pasa, el anhelado sueño de alcanzar la ‘Teoría del Todo’, que explicaría y conectaría todos los fenómenos físicos conocidos, estará más cerca.

Claves para entender este gran descubrimiento

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Son ondas pequeñas que cargan energía a través del universo. Fueron vislumbradas por Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su teoría general de la relatividad. Aunque hay fuertes evidencias circunstanciales de su existencia, las ondas gravitacionales no habían sido detectadas antes. Esto se debe a que son minúsculas, un millón de veces más pequeñas que un átomo. Las que acaban de ser descubiertas recientemente son ondas “primordiales” (generadas en un primer momento del nacimiento del universo) y cargan información de cómo empezó todo.

¿Cuál es la importancia del descubrimiento?

Si los científicos de la Universidad de Harvard tienen razón, esto es importante por dos razones. Primero, abre una forma completamente nueva de estudiar el universo, permitiendo a los científicos inferir en su trabajo los procesos que produjeron estas ondas. Segundo, probaría la llamada hipótesis de la inflación y arrojaría luces acerca del origen del universo.

¿Cómo se detectaron las ondas gravitacionales?

Un telescopio en el Polo Sur llamado Bicep2 ha estado buscando evidencias de estas minúsculas ondas, examinando lo que se denomina el fondo cósmico de microondas, que son los ‘ecos’ de esas ondas, conformados por la radiación extremadamente débil que impregna el universo y que lo ha bañado durante 380.000 años después del Big Bang. Solo las ondas primordiales tienen información de si han sido ampliadas por inflación o no.

¿Qué es inflación?

La teoría del Big Bang fue propuesta originalmente por un sacerdote y físico belga que lo llamó ‘El día sin ayer’, porque este fue el momento en que el espacio empezó. Pero esto no respondía todas las preguntas de los astrónomos. En 1970, cosmólogos postularon un repentino agrandamiento del universo llamado inflación, que ocurrió en la primera fracción de segundo después del Big Bang. Pero confirmar esa idea ha sido muy difícil. Solo la inflación puede amplificar la onda gravitacional primordial lo suficiente para ser detectada. Si estas pueden ser detectadas, significa que la inflación tuvo que haber ocurrido.

‘Es el tipo de trabajo que da un Nobel’

Sergio Torres Arzayús es un astrofísico colombiano que lleva 20 años trabajando en el tema del origen del universo. En la Nasa participó del proyecto Cobe, que detectó por primera vez la señal proveniente del Big Bang.

¿Cuál fue el gran descubrimiento cosmológico anunciado esta semana?

La primera evidencia directa de lo que ocurrió en el instante en que el universo se generó, llamado inflación cósmica: el evento cataclísmico durante el cual, en una fracción de segundo después del Big Bang, el universo recién nacido se expandió exponencialmente.

¿Por qué es tan importante?

Uno, porque reafirma la teoría de que el universo nació a partir del Big Bang. Y dos, porque se corrobora en forma experimental el mecanismo que generó ese violento estallido. Es decir, corroboramos qué paso y cómo. Es el tipo de trabajo que conllevaría a un Nobel.

¿Cuál es esa evidencia?

El Big Bang fue un estallido tan tremendo que generó ondas gravitacionales. Es algo similar a las ondas en el agua de una laguna, pero lo que se ondula en este caso es la misma ‘tela’ que compone el espacio-tiempo. Esas ondas gravitacionales ocupan todo el cosmos y afectan la luz que nos llega, la marcan con una huella permanente que nos llega hasta acá y que tiene que ver con la orientación con la que vibra la luz, es decir, la polarización. Lo importante es que la teoría inflacionaria predice estas ondas gravitacionales y estos patrones en la polarización, y ahora los observamos en la realidad.

¿Quiénes y dónde se realizaron las observaciones?

Investigadores de cuatro universidades. Usaron el telescopio Bicep2, en el Polo Sur geográfico, el cual está equipado con una antena cónica que es como las gafas polarizadas que nos ponemos para ver mejor la luz reflejada por el pavimento.

¿Es tan fácil como suena?

No. Estas son señales muy débiles y cuando llegan a la atmósfera, esta las absorbe. Por eso, el lugar ideal para hacer estas observaciones es el espacio y después, el Polo Sur, que es donde menos vapor de agua hay en la atmósfera. Además, la señal podría estar contaminada por nuestra propia galaxia, que está llena de campos magnéticos que destruirían la pureza de lo que se observó. Por eso es importante buscar una segunda serie de observaciones por parte de otros grupos de científicos.

ÁNGELA POSADA-SWAFFORD
Para EL TIEMPO
REDACCIÓN DOMINGO

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