Primera detección de ondas gravitacionales; la confirmación del modelo inflacionario


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Hace casi 14.000 millones de años, el universo que habitamos irrumpió en un evento extraordinario que inició el Big Bang. En la primera fracción fugaz de un segundo, el universo se expandió de manera exponencial, algo que se extiende mucho más allá del punto de vista de nuestros mejores telescopios. Todo esto, por supuesto, era sólo teoría. Hasta ahora…

Investigadores de la colaboración BICEP2 anunciaron hoy la primera evidencia directa de esta inflación cósmica. Sus datos también representan las primeras imágenes de ondas gravitacionales, u ondulaciones en el espacio-tiempo. Estas ondas se han descrito como los “primeros temblores del Big Bang.” Por último, los datos confirman una profunda conexión entre la mecánica cuántica y la relatividad general.

“La detección de esta señal era una de las metas más importantes de la cosmología actual. Un montón de trabajo realizado por un montón de gente ha llevado hasta este punto”, dijo John Kovac (Harvard-Smithsonian para Astrofísica), líder de la colaboración BICEP2.

Estos resultados revolucionarios proceden de observaciones del telescopio BICEP2 del fondo cósmico de microondas – un débil resplandor dejado por el Big Bang. Pequeñas fluctuaciones en este resplandor proporcionan pistas sobre las condiciones en el universo temprano. Por ejemplo, pequeñas diferencias en la temperatura de todo el cielo, partes del universo que son más densas, y finalmente la condensación en galaxias y cúmulos galácticos.

Dado que el fondo cósmico de microondas es una forma de luz, exhibe todas las propiedades de èsta, incluyendo la polarización. En la Tierra, la luz solar es dispersada por la atmósfera y se polariza, por lo que las gafas de sol polarizadas ayudar a reducir el deslumbramiento. En el espacio, el fondo cósmico de microondas fue dispersada por los átomos y los electrones y se polarizó también.
“Nuestro equipo ha cazado un tipo especial de polarización llamado ‘modo B’, lo que representa un giro o patrón de “rizo”en las orientaciones de polarización de la luz antigua,” dijo el co-líder del equipo Jamie Bock (Caltech / JPL).

Las ondas gravitatorias comprimen el espacio a medida que viajan, y esta compresión produce un patrón distinto en el fondo cósmico de microondas. Las ondas gravitatorias funcionan al igual que las ondas de luz, y pueden tener polarizaciones de mano izquierda o derecha.

“El patrón de modo B  es una firma única de las ondas gravitacionales. Esta es la primera imagen directa de ondas gravitacionales en el cielo primordial”, dijo Chao-Lin Kuo (Stanford / SLAC).
El equipo examinó escalas espaciales en el cielo que abarcan aproximadamente de uno a cinco grados (dos a diez veces el ancho de la Luna llena). Para ello, viajaron al Polo Sur para aprovechar su aire frío, seco y estable.

“El Polo Sur es lo más cercano que se puede estar del espacio y aún así estar en tierra”, dijo Kovac. “Es uno de los lugares más secos y claros en la Tierra, ideal para la observación de las microondas débiles del Big Bang.”

Se sorprendieron al detectar una señal de polarización de “modo B” considerablemente más fuerte de lo que muchos cosmólogos esperaban. El equipo analizó los datos de más de tres años en un esfuerzo para descartar cualquier error. También consideraron la presencia de polvo en nuestra galaxia que podría producir el patrón observado, pero los datos sugieren que esto es altamente improbable.

“Ha sido como buscar una aguja en un pajar, pero en su lugar encontrar una barra de hierro”, dijo el co-líder de Clem Pryke (Universidad de Minnesota).

Cuando se le pidió comentar sobre las implicaciones de este descubrimiento, el teórico Avi Loeb de Harvard dijo: “Este trabajo ofrece nuevas pistas sobre algunas de nuestras preguntas más básicas: ¿Por qué existimos? ¿Cómo empezó el universo?  Estos resultados no sólo son una prueba irrefutable de la inflación, sino que también nos dicen que la inflación tuvo lugar y lo poderoso que el proceso fue.”
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