Detectado el eco del 'big bang'

Nuestro universo surgió hace 13.800 millones de años como consecuencia de un suceso extraordinario conocido como big bang y en la posterior fracción de segundo se expandió exponencialmente. La hipótesis de esta expansión ultrarrápida -la «inflación cósmica»- fue propuesta por el científico Alan Guth en 1980 y en las tres décadas posteriores ha sido avalada por numerosas investigaciones, pero nunca hasta ahora había recibido un espaldarazo tan fuerte de forma empírica. Ayer, después de tres años de comprobaciones y varias semanas de rumores sobre la inminencia del anuncio, un equipo estadounidense comunicó que había logrado observar el eco de aquel proceso gracias a un telescopio situado en el polo Sur llamado Bicep-2. El experimento es además la primera confirmación de la existencia de ondas gravitacionales, unas deformaciones del espacio-tiempo previstas por Einstein. «Si se confirma, abrirá un nuevo capítulo en la astronomía, la cosmología y la física», destacó la revista Nature al dar cuenta del hallazgo.

Las ondas gravitacionales producidas justo después del big bang son demasiado débiles hoy para ser detectadas. Sin embargo, dejaron su rastro en la radiación cósmica de fondo, la radiación difundida en todo el universo, que es un resto de la luminiscencia producida por el big bang. En concreto, las ondas dejaron su marca en el llamado modo B de la polarización de aquella radiación. En 1993, el premio Nobel de Física se concedió a Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor «por la primera evidencia indirecta de la existencia de ondas gravitacionales en las medidas precisas del cambio de frecuencia de un púlsar, una estrella que gira a gran velocidad sobre sí misma», explica Enrique Gaztañaga, profesor del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC) de Barcelona.

Como resultado de los experimentos llevados a cabo desde el 2006 en el polo Sur, el equipo del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian  fue capaz de producir medidas concluyentes del modo B de la polarización y, con ella, la evidencia más fuerte, hasta la fecha, sobre la existencia de la inflación cósmica y de las ondas gravitacionales que generó. «Es una prueba nueva y totalmente independiente de que el panorama inflacionario encaja», explicó el precursor Guth, tres décadas después de su anuncio.

LOS «PRIMEROS TEMBLORES» / Lo que los autores del trabajo definen poéticamente como los «primeros temblores del big bang» se imprimieron en la radiación cósmica de fondo y esta empezó a difundirse cuando el universo primigenio comenzó a enfriarse (los fotones no podían salir antes porque eran absorbidos inmediatamente). De hecho, lo que se observa son pequeñas fluctuaciones en este resplandor. «La detección de esta señal es una de las metas más importantes de la cosmología actual. Mucha gente ha trabajado mucho para poder llegar a este punto», dijo en un comunicado el líder del equipo, John Kovac, investigador del Harvard-Smithsonian.

El equipo del Bicep-2 asumió el reto de detectar el modo B de polarización al reunir los mejores expertos en la materia, el desarrollo de una tecnología revolucionaria y el viaje al mejor sitio de observación. Como explica Gaztañaga, «la Antártida es un lugar ideal debido a su ambiente frío, seco y de atmósfera estable».

Las observaciones han sido posibles gracias al Bicep-2, telescopio instalado en la base Amundsen-Scott

que escanea el cielo buscando microondas como las que componen la radiación cósmica de fondo. Es justamente en el espectro de microondas donde diversos grupos de investigación buscan desde hace años evidencias de estas ondas gravitacionales que aprietan y estiran el espacio. «Pequeñas fluctuaciones cuánticas fueron amplificadas a tamaños enormes por la expansión inflacionaria del universo. Sabemos que esto produce otro tipo de ondas llamadas ondas de densidad, pero queríamos probar si también se producen ondas gravitacionales», explicó otro de los responsables del trabajo, Jamie Bock.

Los expertos indican que la clave de su éxito ha sido el uso de nuevos detectores superconductores, materiales que, cuando se enfrían, permiten que la corriente eléctrica fluya libremente sin resistencia. La señal en modo B es «extremadamente débil», señalan los científicos. Con el fin de obtener la sensibilidad necesaria para detectar la señal de polarización, el equipo desarrolló una gama única de detectores múltiples, similar a los píxeles de las cámaras digitales modernas, pero con la capacidad adicional de detectar la polarización. El sistema detector conjunto funciona a solo 0,45 grados por encima del cero absoluto.

El próximo año, la ESA lanzará el satélite LISA Pathfinder, con participación del Instituto de Ciencias del Espacio, para probar los conceptos de la detección de ondas gravitacionales. «La detección, ya sean las provenientes del Universo primitivo o  las de la colisión de estrellas o agujeros negros galácticos, abre la puerta a una nueva época en nuestra comprensión del cosmos y las leyes de la física», concluye Gaztañaga.