Los cosmólogos intentan observar los primeros momentos del universo

El equipo del Telescopio del Polo Sur busca ondas de gravedad

Durante la próxima década, una delicada medición de la luz primordial podría revelar evidencia convincente de la popular teoría de la inflación cósmica, que propone que un azar, una fluctuación microscópica de la densidad en el tejido del espacio y del tiempo dio a luz el universo en un caliente big bang hace aproximadamente 13.700 millones de años.

Entre los cosmólogos que buscan estas débiles señales está John Carlstrom, Profesor S. Chandrasekhar de Servicio Distinguido en Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago. Carlstrom opera el Telescopio del Polo Sur (SPT, su sigla en inglés), con un equipo de científicos de nueve instituciones en la búsqueda de pruebas sobre el origen y la evolución del universo.

Ahora en su agenda está poniendo la teoría de la inflación cósmica para su hasta hoy más estricto test observacional. La prueba: la detección de ondas de gravedad extremadamente débiles, que la teoría general de la relatividad de Einstein predice que la inflación cósmica debe producir.

"Si usted detecta ondas gravitatorias, eso le dice un montón sobre la inflación de nuestro universo", dijo Carlstrom. También se excluye la competencia de ideas diferentes para el origen del universo. "Hay menos de lo que solía haber, pero ellas no predicen que usted tiene una Gran Explosión tan extrema, caliente, esta fluctuación cuántica, para comenzar " dijo él. Tampoco ellas producirían ondas de gravedad en niveles perceptibles.

Carlstrom y su colega Scott Dodelson estuvieron en el panel de cosmólogos discutendo esto y las cuestiones relacionadas, el lunes 16 de febrero en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Chicago. Su sesión, "Orígenes y Finales: Desde el Principio hasta el Fin del Universo ", tuvo lugar de 9:30 am a 12:30 pm en el Hyatt Regency Hotel.

Los colegas panelistas incluyeron a Alan Guth del Instituto de Tecnología de Massachusetts. En 1979, Guth propuso la teoría de la inflación cósmica, que predice la existencia de un número infinito de universos. Lamentablemente, los cosmólogos no tienen forma de poner a prueba esta predicción. "Dado que estos son universos separados, por definición significa que no podemos tener ningún contacto con ellos. Nada de lo que ocurre allí tiene un impacto sobre nosotros ", dijo Dodelson, un científico del Fermi National Accelerator Laboratory y profesor en Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago.

Pero hay una manera de sondear la validez de la inflación cósmica. El fenómeno habría producido dos clases de perturbaciones. La primera de ellas, las fluctuaciones en la densidad de las partículas subatómicas ocurridas contínuamente en todo el universo, y los científicos ya las han observado. "Por lo general, están tomando lugar en la escala atómica. Nunca tenemos noticia de ello", dijo Dodelson. Sin embargo, la inflación, puede instantáneamente estirar estas perturbaciones en proporciones cósmicas. "Esa foto actualmente funciona. Podemos calcular como deben verse esas perturbaciones y resulta que ellas producen exactamente las galaxias que vemos en el universo. "

La segunda clase de perturbaciones son las ondas gravitatorias, distorsiones einsteinianas en el espacio y en el tiempo. Ondas de gravedad que también son ascendidas a proporciones cósmicas, incluso suficientemente fuertes para que los cosmólogos las detecten con telescopios sensibles, sintonizados a la apropiada frecuencia de la radiación electromagnética.

"Deberíamos ser capaces de ver si los instrumentos de John son lo suficientemente sensibles", dijo Dodelson. Carlstrom y sus asociados están construyendo un instrumento especial, un polarímetro, como un adjunto al SPT, para la búsqueda de ondas gravitatorias. El SPT opera en longitudes de onda submilimétricas, entre las microondas y el infrarrojo en el espectro electromagnético.

Los cosmólogos también usan el SPT en su búsqueda para resolver el misterio de la energía oscura. Una fuerza repulsiva, la energía oscura empuja al universo apartesuperando la gravedad, la fuerza atractiva ejercida por toda la materia. La energía oscura es invisible, pero los astrónomos son capaces de ver su influencia en cúmulos de galaxias que se formaron en los últimos miles de millones de años.

El SPT detecta la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB), el brillo posterior al big bang. Los cosmólogos han extraído una fortuna de datos del CMB, que representan la fuerza de los tambores y trompetas de la sinfonía cósmica. Pero ahora la comunidad científica tiene sus oídos golpeados por los tonos de un instrumento sutil -las ondas gravitacionales- que subyacen en el CMB.

"Tenemos estos componentes clave de nuestra imagen del universo, pero realmente no sabemos qué física produce cualquiera de ellos ", dijo Dodelson de la inflación, la energía oscura y la igualmente misteriosa materia oscura. "El objetivo de la próxima década es identificar la física."

Fuente: Cosmologists aim to observe first moments of universe, The University of Chicago.

Imágenes:
Mapa Cósmico de Fondo (CMB), generado por WMAP, Universidad de Virginia.
Telescopio del Polo Sur (SPT), Universidad de Chicago