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Ecos del Big Bang

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Ecos del Big Bang

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Hace poco los cimientos de la cosmología temblaron tras el anuncio de que el telescopio de microondas BICEP2, instalado en el Polo Sur, había localizado huellas de algo denominado ondas gravitacionales primordiales.

Estas ondas podrían ser una prueba que confirmaría la teoría conocida como la inflación cósmica. Para los que estudian el Big Bang es una buena noticia.

Paul McNamara, científico de la ESA en la misión LISA:

BICEP 2 ha encontrado la firma de las ondas gravitacionales primordiales. Para mí esta es una de las grandes cuestiones sin respuesta de la toda la ciencia. ¿Hubo inflación? Y si la hubo, ¿vienen de ahí las ondas gravitacionales? Parece que la respuesta es que sí”.

Einstein ya predijo que las ondas gravitacionales, una especie de ondas en el espacio-tiempo – tenían que existir. Los descubrimientos en el Polo Sur parecen confirmar su teoría.

El anuncio tuvo lugar meses antes de la publicación en otoño de los datos de polarización del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Tanto BICEP2 como Planck estudiaron la radiación reliquia del Big Bang conocida como fondo cósmico de microondas.

“El anuncio de BICEP2 fue sorprendente. No sólo para los equipos del Planck, sino para todos los grupos de trabajo. Fue sorprendente por la enorme fuerza de la señal que encontraron”, cuenta Jan Tauber, del proyecto Planck.

La cuestión ahora es si las ondas gravitacionales proceden realmente de los primeros instantes del universo, del periodo conocido como inflación, o vienen de otro lugar.

Algunos científicos han insinuado que el BICEP2 pudo verse afectado por interferencias.

“Por supuesto, todos los experimentos quieren ser los primeros y en ese sentido fue un poco decepcionante. Pero si las mediciones del BICEP2 fueran correctas, podríamos medirlo y presentar el descubrimiento. Digo que “si”, en condicional, porque aún hay algunos interrogantes sobre las mediciones del BICEP que deben ser respondidas”, dice Tauber.

El motivo de esta emoción en el mundo de la cosmología es porque las ondas gravitacionales podrían enseñarnos mucho sobre el universo.

Con el interferómetro Virgo, en el Observatorio Gravitacional Europeo cerca de la ciudad italiana de Pisa, los científicos intentan detectar estas ondas.

Federico Ferrini es el director del Observatorio:

“Estamos aquí, cerca de este túnel que tiene tres kilómetros de longitud. Tenemos dos túneles, perpendiculares el uno del otro, y en cada uno de ellos hay una luz que brilla y que va desde el edificio central hasta el final de la torre. Allí se refleja la luz y vuelve al edificio central. El objetivo de esta enorme infraestructura es detectar ondas gravitacionales”.

En teoría, si una onda pasara por la Tierra estiraría los túneles, cambiando el tiempo que tarda la luz en recorrer su camino entre los espejos. Y eso puede ser detectado.

Giovanni Losurdo, líder del proyecto VIRGO, nos da más detalles:

“Este es el núcleo del detector, es el lugar donde los dos rayos láser brillan combinados y son detectados justo aquí. Éste es el lugar en el que vemos si una onda gravitacional ha pasado por nuestro detector. No es algo muy grande, en realidad el nivel de estiramiento es muy muy pequeño. Es del tamaño de una milésima parte de un protón”.

Estudiar el universo con las ondas gravitacionales proporcionaría muchísima información nueva. La mayoría procedente de catástrofes, como colisiones de agujeros negros, cuyas ondas son completamente diferentes a las de la radiación electromagnética. Es como poner sonido a nuestra imagen del Universo.

“Las frecuencias de coalescencia de estrellas compactas entran en el campo de la audio frecuencia, es decir, que las podríamos escuchar. Cuando se detectaron y se grabaron esas señales las podíamos oír”, explica Jean-Yves Vinet, portavoz del proyecto VIRGO.

Pero para capturar la vibración de una onda gravitacional los espejos del observatorio tienen que estar completamente estáticos. En nuestra Tierra, siempre en movimiento, no es algo fácil de conseguir.

“Luchamos contra las fluctuaciones térmicas, los ruidos sísmicos y obviamente contra los camiones y los ferrocarriles. ¡Es la típica misión del director!”, dice Federico Ferrini.

Una de las formas de evitar los ruidos de la Tierra es realizar los experimentos en el espacio. La misión de la ESA, LISA, prevista para dentro de 20 años, colocará espejos ampliamente separados para mejorar la sensibilidad de las mediciones.

LISA es la Antena Espacial de Interferometría Láser. Es una constelación de tres satélites que están a una distancia de un millón de kilómetros. Medimos la distancia entre dos de los brazos, muy parecida a la de la Tierra, y comparando la longitud de los brazos medimos las señales de las ondas gravitacionales”, explica Paul McNamara.

El trío de satélites, conectados por un rayo láser perfectamente alineado, seguirá a la Tierra a una distancia calculada para equilibrar las fuerzas gravitacionales.

“Cuando LISA sea lanzada y esté operativa será la mayor constelación artificial creada por el hombre, en el sentido de que los millones de kilómetros que separan los satélites será como dos veces y media la distancia a la Luna. Medimos la distancia entre los satélites en picómetros, que es una centésima parte del tamaño de un átomo, sobre un millón de kilómetros”.

La misión tiene como objetivo demostrar este concepto el año que viene y se espera que el observatorio LISA esté listo para 2034. Estamos a preparados para escuchar la sinfonía cósmica de las estrellas de neutrones hasta los primeros ecos del Big Bang.