Por muchos años, la Teoría del Big Bang fue la explicación más aceptada por la comunidad científica sobre la creación del universo que sucedió hace 13.800 millones de años atrás.
Postulaba que el universo comenzó en un estado muy caliente y denso que luego se fue enfriando por su expansión. Con el trascurso del tiempo, las observaciones realizadas permitieron determinar otras características del universo que llevaron, en los años 80, a que la comunidad científica postulara una nueva teoría modificada del Big Bang, a la que llamaron Teoría de la inflación cósmica.
Ese nuevo paradigma propone que hubo una expansión acelerada y exponencial en los primeros instantes del universo. Pero como toda teoría, debe ser comprobada empíricamente. Y si bien hasta ahora hubo intentos fallidos, ningún equipo científico pudo lograrlo: sigue siendo uno de los objetivos más ambiciosos de la astrofísica.
Rastrear una radiación que data del momento en el que se originó el universo
Con ese ímpetu, científicos y científicas de Argentina, Francia, Italia, Reino Unido, Irlanda y Estados Unidos conformaron el “Proyecto QUBIC”. Es un equipo de colaboración internacional –integrado por más de ciento cincuenta investigadores e investigadoras, técnicos, técnicas, administrativos y administrativas–, a punto de instalar un telescopio de alta tecnología en Salta.
El instrumento que diseñaron será capaz de rastrear, en el cielo de la Puna, la huella del momento de la inflación en la “radiación de fondo cósmico de microondas”, una radiación que data del momento en el que se originó el universo. Si consiguen captarla, será la confirmación de la teoría inflacionaria de los astrofísicos, sobre cómo fueron los instantes iniciales del universo. “Si uno pregunta qué sucedió antes del Big Bang, eso es a cierto nivel, ciencia ficción.
Es como si uno preguntara: «¿qué hacía uno antes de existir?». Nosotros estamos haciendo ciencia, porque estamos buscando observaciones de las fracciones de fracciones de segundos de la época inmediatamente posterior al Big Bang. Yo creo que, si nosotros lográsemos tener datos observacionales y reales de la creación del universo, sería ciencia de frontera. Pero si la naturaleza es buena con nosotros, tal vez podamos aportar a su descubrimiento.”, se esperanza Alberto Etchegoyen, investigador del Conicet, y representante local del Proyecto QUBIC en Argentina.
Buscando el modo B
“Como astrofísicos sabemos lo que pasó desde 400 mil años después del inicio del universo, cuando la materia se desacopló de la energía y los fotones comenzaron a viajar libremente”, explica Beatriz García, investigadora del CONICET y vicedirectora de ITeDA.
“Las huellas de lo que ocurrió antes, están en la CMB y en lo que deseamos detectar: la polarización de esa radiación. Podemos saber qué sucedió antes de que la luz comenzara a viajar por el universo (o sea antes del desacople mencionado) estudiando la polarización de la radiación”. Eso que las y los científicos quieren llegar a captar se llama “Modo B” de la polarización de la CMB. El modo B surge en esa expansión a una velocidad inusitada que habría sucedido en los primeros instantes durante la inflación y estaría relacionada con ondas gravitacionales primordiales.
Dicha polarización todavía no se descubrió empíricamente porque los instrumentos que se requieren deben ser muy sensibles y son complejos. Para eso, QUBIC diseñó y construyó un instrumento para detectar en la CMB la pequeña cantidad polarizada con Modos B: los indicios de la creación del universo.
El telescopio de alta tecnología que se desarrolló en el marco del Proyecto QUBIC para captar esa radiación se construyó por partes en laboratorios e institutos radicados en Francia, Italia, Irlanda, Inglaterra y Argentina. Ahora todas las partes se están ensamblando en Salta.
“El instrumento que se diseñó en QUBIC es el corazón del proyecto. Hace una mezcla de bolometría e interferometría”, explica Etchegoyen. Bolómetro proviene del griego y significa medición de haz de luz. Los bolómetros son microsensores trabajando a muy bajas temperaturas, que al detectar la CMB se calientan cambiando así la resistencia eléctrica del material, permitiendo entonces su detección en forma de señal electrónica.
La otra ventaja del instrumento es que hace interferometría, es decir, mide la longitud de onda de lo que está llegando y analiza las características de la radiación. Esto hace una interferometría bolométrica. El telescopio del proyecto QUBIC estará encerrado dentro de una carcasa cilíndrica que sirve para mantener temperaturas muy bajas, llamada “criostato”, de 1,8m de alto y 1,6m de diámetro. Esa carcasa protege y mantiene al telescopio a -269°C.
A las puertas de la percepción
A casi 5 mil metros de altura, en plena Puna, a 300 kilómetros de distancia de Salta, en la localidad de Altos Chorrillos, estará apostado el telescopio. Es lugar, con bajo contenido de vapor de agua y buena calidad atmosférica, es ideal para este tipo de observaciones.
Su potencial como lugar para instalaciones astrofísicas fue explorado por científicos argentinos, en particular por aquellos que desde hace veinte años forman parte además del Observatorio Pierre Auger, gerenciado por una colaboración internacional conformada por dieciocho países, apostado en Malargüe, provincia de Mendoza, que detecta y analiza rayos cósmicos de ultra elevada energía.
“Nosotros tenemos veinte años de experiencia muy positiva con el Proyecto Pierre Auger, por eso nos vinieron a buscar para la instalación de QUBIC”, cuenta Etchegoyen. Ahora, este lugar específico de la Puna en el que instalarán el telescopio de QUBIC “es una zona desde donde se puede observar un cielo limpio, con poco material intergaláctico o polvo. Porque ese material también polariza la luz, entonces puede falsear la observación. Esas regiones son muy buenas para ver la radiación de fondo limpia, sin contaminación”, explica García.
“El telescopio mira al cielo y no hay nada que le tape la vista hacia afuera, lo hará a través de una ventana que es transparente a la radiación de microondas”, señala Christian Kristukat, gerente del proyecto QUBIC. “Como la Tierra se traslada, no se ve siempre el mismo cielo –explica García–. Las zonas observables no están siempre sobre el horizonte. Con nieve, vientos fuertes, habrá que cerrar el domo, pero en todo momento en que se pueda observar se va a usar”.
La belleza de un nuevo instrumento
Los responsables del proyecto estiman que los primeros resultados científicos estarán tres años después de comenzar a observar el cielo con el instrumento completo.
“La astronomía es estadística. Hay que observar durante mucho tiempo. Los resultados no son instantáneos: se debe hacer una exposición de largo tiempo colectando datos para tener un resultado creíble”, añade García. En 2014, en el marco de un proyecto internacional llamado BICEP, científicos que estaban trabajando con un bolómetro emplazado en la Antártida comunicaron que habían detectado por primera vez la polarización en modo B de la CMB. El hallazgo fue festejado, pero al chequearlo se descubrió que lo que habían detectado era polarización producida por el polvo galáctico, no la del universo primordial.
“Es muy fácil equivocarse, porque es muy difícil la detección –dice Etchegoyen–. Nosotros pensamos que con la interferometría bolométrica no vamos a tener ese tipo de errores. Esa es la belleza de este nuevo instrumento”. Etchegoyen vislumbra que, si logran cumplir con su objetivo, el proyecto QUBIC podría tener consecuencias mucho más allá de lo científico.
“Establecer la inflación universal de la creación del universo podría llegar a impactar en el mediano y largo plazo en las ideas de la humanidad en torno a la creación del universo. Tal vez influya sobre la forma filosófica y sociológica de cómo se maneja el ser humano, cómo nos situamos en el universo, a partir de saber cómo se creó”, dice. Para García, “si para comprobar la teoría de la relatividad de Albert Einstein hubo que esperar cien años, no es extraño pensar que nosotros podríamos estar a las puertas de un nuevo descubrimiento sobre el Big Bang”.
