Los primeros segundos del universo, a debate en Teruel

Jue, 11/09/2014

 

Con la participación de Rashid Sunyaev, autor de contribuciones importantes en Cosmología y Astrofísica de Altas Energías, y Licia Verde (Universitat de Barcelona) y Enrique Martínez (IFCA), ambos expertos en el análisis de la Radiación de Fondo Cósmico de Microondas

 
La cosmología – estudio de los primeros instantes de existencia del cosmos, entre otros aspectos –  es uno de los temas principales de investigación del CEFCA
 
Uno de los principales invitados a la XI Reunión Científica de la Sociedad Española de Astronomía que se celebra en Teruel es Rashid Sunyaev, que dará su charla el viernes 12 de septiembre. Es director del Instituto Max Planck de Astrofísica de Garching (Alemania) desde 1996, y desde 1992 es también director del departamento de Astrofísica de Altas Energías de la Academia de Ciencias rusa.
 
Rashid Snunyaev ha realizado contribuciones muy relevantes tanto en Cosmología como en Astrofísica de las Altas Energías, por las que ha recibido un buen número de premios internacionales. De hecho,  gran parte de los esfuerzos observacionales llevados a cabo hoy día por la comunidad cosmológica internacional se derivan de las ideas introducidas por Sunyaev y su mentor Zeldovich hace más de treinta años. Ambos predijeron la existencia de las llamadas "oscilaciones acústicas de bariones" en el universo primitivo, que describen la modulación espacial en la distribución de la materia debido a su interacción con la Radiación de Fondo Cósmico. Estas oscilaciones han sido detectadas tanto por experimentos de medida de la Radiación de Fondo Cósmico (e.g., WMAP, Planck) como por cartografiados de la distribución de galaxias en el universo tardío.
 
Por otra parte, los profesores Licia Verde (Universitat de Barcelona) y Enrique Martínez González (Instituto de Física de Cantabria) se han destacado por su participación en experimentos  de medida de la Radiación de Fondo y en cartografiados de galaxias: Verde participó decisivamente en la sonda de Radiación de Fondo WMAP, y actualmente contribuye al cartografiado de galaxias BOSS. Por otro lado, Martínez ejerce un puesto de responsabilidad dentro de la misión Planck, un experimento de medida de la Radiación de Fondo Cósmico de la Agencia Espacial Europea que produce los datos de más alta calidad actualmente, y en el que el CEFCA participa activamente, liderando el estudio del impacto que sobre la Radiación de Fondo tiene el movimiento de las grandes estructuras del Universo. De hecho, la cosmología es uno de los temas de investigación principales del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA).
 
La carrera por la medición de la Radiación de Fondo Cósmico de Microondas
 
Otro de los temas tratados durante estas jornadas es la competición entre experimentos de todo el mundo por medir la polarización del Fondo Cósmico de Microondas.
 
La Radiación de Fondo Cósmico de Microondas constituye un instrumento esencial en la compresión de la composición y origen de nuestro universo. Cuando el universo era mucho más joven, caliente y denso, esta radiación no podía viajar como lo hace la luz en el universo actual, que es bastante hueco, porque entonces el medio era mucho más denso y la luz "chocaba" con la materia. Solamente cuando el universo se expandió y enfrió más, esa radiación pudo empezar a propagarse libremente por el espacio. Esto ocurrió aproximadamente 400,000 años después del Big Bang y desde entonces esta radiación ha estado cruzando el universo hasta llegar hasta nosotros.
 
Desde su descubrimiento en 1965, multitud de experimentos han medido la Radiación de Fondo Cósmico. Además de la cantidad de radiación desde cada dirección del cielo, recientemente se está midiendo, con precisión sin precedentes, el grado de polarización, que indica el modo de vibración de las ondas a medida que se propagan por el espacio.
 
La medida precisa de esta polarización ha generado en los últimos años una competición sin precedentes entre diferentes experimentos científicos de todo el mundo. Existe un tipo de polarización de la Radiación de Fondo que, de ser detectada, probaría la existencia de ondas gravitacionales en el universo primitivo, algo que en sí mismo en una predicción fundamental de la teoría de Inflación. Esta teoría predice la evolución de nuestro universo instantes después del Big Bang, por lo que la detección de ese tipo particular de polarización (conocido como "modos B de polarización") contribuiría muy significativamente en el estudio de dos problemas cruciales de la Física: la detección y estudio de ondas gravitacionales, y la confirmación de las predicciones de la teoría de Inflación.
 
La publicación de los resultados del experimento BICEP2 en marzo de este año ha estremecido a la comunidad cosmológica mundial: los responsables de este experimento, situado en el Polo Sur pero financiado sobre todo por instituciones de EE.UU., anunciaron la detección de modos B de polarización con una amplitud sorprendentemente grande. Una inicial reacción entusiasta de la comunidad científica, traducida en la publicación de cientos de artículos científicos interpretando esos resultados, ha dado paso a la cautela ante la posibilidad de que las medidas de BICEP2 estén afectadas por contaminación de nubes de polvo de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
 
En este contexto, toda la atención se pone ahora en la publicación de los resultados del satélite Planck, lanzado por la Agencia Espacial Europea en 2009 para el estudio de la Radiación de Fondo. Planck ha observado la Radiación de Fondo en nueve frecuencias o canales diferentes, produciendo los mapas de Radiación de Fondo de mayor calidad existentes hasta la fecha, y contribuyendo decisivamente al estudio de diversos problemas cosmológicos y astrofísicos de diversa índole. Debido a su mayor cobertura en frecuencia, Planck debiera discernir más precisamente cuán grande es la contaminación del polvo en la polarización de la Radiación de Fondo, y así confirmar o refutar los resultados de BICEPS2. Toda la presión recae pues sobre el equipo de Planck, que espera publicar sus resultados antes de final de año. Hasta entonces, la confirmación de la detección de ondas gravitacionales en el universo primitivo quedará en suspenso.