Para este último post tenía pensado escribir sobre la
fascinante biografía de alguno de los matemáticos más pintorescos, a la pap que importantes de
los últimos siglos. Pero el libro que pensaba usar para documentarme, como le sucedió
a varios más, se perdió en mi última mudanza. Además el libro no está en
formato electrónico por lo que lo he tenido que comprar en el Reino Unido. Así que me he puesto a pensar sobre que
escribir durante la espera y que mejor tema que el reciente y genial
descubrimiento de ondas gravitatorias del Big Bang, a cuenta de un equipo de
astrónomos trabajando en la Antártida.
El equipo responsable del descubrimiento proviene del Centro
Astronómico Smithsoniano de la Universidad de Harvard, pero la observación tuvo
lugar en el Observatorio BICEP (Background
Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) situado en la Antártida
debido a que las condiciones atmosféricas en esta zona permiten recibir la
Radiación de Fondo de Microondas con una mayor claridad. El jocoso nombre del
experimento revela en gran medida que es lo que estaba buscando y al fin ha encontrado:
radiación polarizada. Desde que hace unos años el cine en 3D vuelve a estar de
moda, al menos el término polarizado nos resulta familiar, en lo que se refiere
a gafas. La polarización es una cualidad de las ondas electromagnéticas como la
luz, o las microondas que recibe el BICEP. Estas ondas pueden estar orientadas
de distintas formas. Para simplificar podemos pensar en horizontal o verticalmente.
Las gafas 3D aprovechan esta cualidad para filtrar o dejar pasar la luz que
proviene de la pantalla. Un lado por ejemplo, puede dejar pasar luz orientada horizontalmente
y el otro verticalmente. De esta forma cada ojo recibe una imagen distinta y
puede reconstruir la distancia entre los objetos, que dos cámaras distintas han
grabado previamente. Otro posible uso de
la polarización es la exploración del universo. Algunas de las teorías más
prometedoras en cosmología como la Teoría de la Inflación, han sido
tremendamente difíciles de probar hasta el momento, ya que se centran en los
primeros instantes de vida del universo. Pero afortunadamente hacen ciertas
predicciones que se pueden someter a pruebas experimentales. Si las teorías
inflacionistas funcionan, en el universo hay un tipo de ondas muy especial y difícil
de encontrar, conocidas como ondas gravitatorias. Afortunadamente estas ondas,
aunque aún no se pueden detectar por sí mismas, deberían producir unos patrones
muy concretos en la polarización de la Radiación de Fondo de Microondas. Y
estos patrones en la polarización, es lo que los científicos en el Polo Sur han
descubierto el pasado mes de Marzo.
Las ondas gravitacionales por su parte, no son nada nuevo.
Su existencia se desprende de la misma Teoría de la Relatividad de Einstein.
Sin embargo, la gravedad es una fuerza extremadamente débil comparada con el electromagnetismo
que normalmente utilizamos para explorar el mundo a nuestro alrededor y estas
ondas tienen unas longitudes tan tremendas que su escala las hace
extremadamente difíciles de observar. Como ocurrió durante años con la
partícula de Higgs, la comunidad científica simplemente asumió hace tiempo su
existencia con la esperanza de que nuevos progresos tecnológicos permitieran su
detección. Y así ha sido. Pero a su vez, estas ondas han probado algo más. Las
ondas gravitatorias se producen cuando un objeto masivo distorsiona el
espacio-tiempo. El Big Bang en sí mismo es el origen del espacio-tiempo y un
importante creador de ondas gravitacionales. Pero la forma en la que estas
polarizan las microondas, nos revelan una esfera de conocimiento hasta la que
ahora no teníamos acceso. Durante sus primeros miles de años, el universo era
un lugar tan caliente y denso que era opaco a la luz. Esta resultaba
constantemente reemitida y reabsorbida por los cientos de núcleos atómicos y
electrones recién formados. Era como si estuviera atrapada en medio de un
concierto multitudinario. Unos 300.000 años después del inicio del Big Bang, la
temperatura desciende lo suficiente para que los átomos de hidrógeno y helio
puedan formarse y dispersarse permitiendo a la radiación escapar. Como si la gente del concierto buscara a sus amigos y
se fuera a casa y dejaran espacio a los fotones para irse a casa también. Esta
luz primigenia que es aún observable, es la conocida Radiación de Fondo de
Microondas. Pero hasta el momento nos era totalmente imposible observar nada de
lo ocurrido en esos 300.000 años de universo opaco. Afortunadamente las ondas
gravitatorias formadas en los primeros instantes del Big Bang no están
sometidas a esta barrera temporal, por lo que nos ofrecen una imagen aún más
antigua de nuestro universo en pañales.
Más concretamente, las características de estas ondas
gravitatorias descubiertas mediante la polarización que producen en la RFM
apuntan a una teoría conocida como Inflación. Esta teoría propuesta por Alan
Guth, resolvía algunos serios problemas de la teoría del Big Bang. La teoría
del Big Bang, por muy sólida que nos parezca ahora, solo se empieza a consolidar
con el descubrimiento de la RFM en los 60s. Y en aquella época aún tenía
grandes detractores. Una de las inconsistencias más serias que aún permanecían
en ese momento es la increíble uniformidad del universo. Independientemente de
la dirección en la que uno mire, el universo tiene aproximadamente la misma
densidad y temperatura en todas direcciones. Y esto no es lo que se esperaría
de una enorme explosión. Sin embargo, la inflación soluciona el problema. Si
durante los primeros instantes del universo, este se hubiera inflado como un
balón a una velocidad alucinante, cada una de sus partes se habrían expandido
de una forma uniforme y constante, lo que explicaría la increíble uniformidad
del universo. La teoría es matemáticamente muy sólida y tiene una gran
aceptación en el mundo de la cosmología. Pero hasta este momento había sido
demasiado difícil encontrar pruebas experimentales concretas, debido a la
imposibilidad de ver que sucedió en los primeros 300.000 años. Pero
gracias a las observaciones del BICEP,
una vez más, astrofísica ha expandido los límites de nuestro conocimiento aún
más lejos.
El artículo está
documentado en varios videos de canales de ciencia de Youtube y como no en la
todopoderosa Wikipedia, para ajustar detalles.
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