“Con Quijote y Planck podremos aprender mucho más sobre los primeros instantes del Universo”
Tal vez fuese un encuentro breve, pero muy fructífero. José Alberto Rubiño, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), tiene facilidad para hacerse entender y sabe cómo utilizar el lenguaje para que cualquier persona pueda entender algo tremendamente complejo. Si alguien le habla del fondo cósmico de microondas, la reacción más normal sería quedarse con cara de bobo. Sin embargo, si le explican que se podría decir que es la huella dactilar de Big Bang, la cosa cambia. El tema todavía se vuelve más interesante al conocer que esta radiación ha llegado hasta nuestros días y que con su estudio se pueden saber datos como la evolución del Universo, su estructura o las formas de materia y energía que existen.
IAC // José Gálvez
Santa Cruz de Tenerife
Hay personas que tienen la cualidad de hacer atractivas cuestiones como ésta, que en un principio suenan a chino. José Alberto Rubiño es una de ellas. Se declara un apasionado de la Cosmología y en concreto del estudio del fondo cósmico de microondas. Actualmente, está involucrado en cuatro proyectos de gran importancia relacionados con la citada radiación. Tres de ellos, son experimentos que operan desde el Observatorio del Teide: la muy pequeña array (VSA), Cosmosomas y Quijote. Además participa en el satélite Planck, una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) que está a punto de ver la luz. Todo un reto para un investigador que promete.
La primera pregunta es obvia, ¿qué es el fondo cósmico de microondas?
Dicho de una forma gráfica. Observar el fondo de microondas seria observar como era el Cosmos en los primeros instantes de su nacimiento. Es una especie de remanente, de huella fósil o eco de lo que fue la gran explosión del Big Bang. Hoy sabemos que el Universo tiene 13.700 millones de años aproximadamente. El fondo cósmico de microondas se formó cuando éste tenía 350 mil años, es decir, prácticamente recién nacido.
¿Cuál es el origen de esta radiación? ¿Qué ocurrió en el Universo a la edad de 350 mil años para que apareciese el fondo cósmico de microondas?
Según el modelo del Big Bang, el estado inicial del que proviene el Universo se caracteriza por unas altas temperaturas de miles de millones de grados centígrados y unas densidades tremendas debido a la propia explosión. En un ambiente con estas peculiaridades el Cosmos estaba ionizado, en estado de plasma. Esto quiere decir que las distintas partículas se encontraban disgregadas, separadas, y los fotones, partículas de luz, podían interactuar fácilmente con el resto. ¿Qué pasó entonces? Pues que el Universo está en expansión y al expandirse se va enfriando. A la edad de 350 mil años, su temperatura había descendido tanto como para que empezasen a formarse átomos neutros, dejando el camino libre a los fotones que constituyen la radiación de fondo. Digamos que al principio hay tal aglomeración de partículas que los fotones no les queda más remedio que interactuar con las demás. Como si se tratase de un autobús o el metro en hora punta. Si quieres ir hasta la puerta de salida, seguramente te cueste y te vayas chocando con la gente antes de llegar. Pero, de repente las partículas se recombinan para formar otras más grandes, dejando vía libre. De esta forma, el autobús estaría mucho menos lleno, dejando espacio suficiente como para que pudiésemos andar tranquilamente hasta llegar a la salida sin encontrar nada en el camino. Así es como la radiación de fondo cósmica ha seguido su viaje por el Universo.
Se podría decir, entonces, que la radiación de fondo sólo se puede explicar según la teoría del Big Bang
Dándole la vuelta, yo diría que uno de los pilares que sustentan la teoría del Big Bang es la existencia de la radiación de fondo. Es una de las pruebas de que el Universo, en el pasado, pasó por una etapa en la que su temperatura era tremendamente elevada y muy homogénea. Ésta es una de sus principales cualidades, la homogeneidad. Si uno observa la radiación en cualquier dirección del cielo su temperatura es prácticamente la misma, excepto pequeñas desviaciones, lo cual indica que en el pasado también fue así.
¿Qué importancia tienen esas pequeñas desviaciones en la temperatura del Universo?
Tienen mucha importancia. En Astrofísica, las llamamos anisotropías y son, dentro del modelo del Big Bang, la semilla de la estructura que vemos hoy día en el Universo. Dicho de otra manera, sacar un mapa de la radiación de fondo es ver como era el Universo cuando sólo tenía 350 mil años. En ese momento, todavía no se habían formado estructuras de ningún tipo, pero ya estaban las semillas que luego iban a crecer por gravedad e iban a condensarse formando las galaxias, los cúmulos, las estrellas, etc. Estudiando esas pequeñas desviaciones o anisotropías podemos saber características del Universo. Por ejemplo, cuanta materia hay, en qué forma está, como se estructura…
¿Qué datos se barajan en la actualidad acerca de estos descubrimientos?
Aproximadamente un cinco por ciento de la materia del Universo es materia ordinaria, es decir, de la que estamos hechos nosotros (materia bariónica). Un 30 por ciento es materia no bariónica. Algo que no conocemos aún. Es la llamada materia oscura. Se la denomina así porque es una masa que no emite luz. Y el resto es energía oscura, que no sabe aún muy bien qué es. No la conocemos todavía, pero vemos sus efectos dinámicos, y está provocando que el Universo se expanda rápidamente, en lugar de frenarse como sería más lógico pensar.
El estudio de la Radiación de Fondo Cósmica por parte del Observatorio del Teide, es quizás, una de las ramas menos conocidas. ¿Qué novedades ahí al respecto?
Pues principalmente hay dos grandes proyectos que en breve se pondrán en marcha. Uno de ellos es Planck. Se trata del experimento sucesor de WMAP. Está diseñado para detectar las anisotropías en el fondo cósmico de microondas en todo el cielo, con una resolución y sensibilidad sin precedentes. Planck será una fuente valiosísima de datos con los que se comprobarán las teorías actuales sobre el Espacio primitivo y los orígenes de las estructuras cósmicas. A partir de sus mapas podremos decir cual es el contenido del Universo con errores menores al uno por ciento. Además, podremos aprender mucho más sobre cuestiones como los primeros instantes del Cosmos, como ocurrió la gran explosión y qué pasó en esos aquellos momentos. En particular, se estudiará la época de la inflación una etapa inicial del universo de la que todavía se sabe poco y que Planck nos revelará.
Por otro lado está Quijote, que es un proyecto complementario al satélite Planck. En este caso los esfuerzos van dirigidos a estudiar una propiedad que hasta ahora no se había podido analizar detenidamente por la cantidad de esfuerzo técnico que supone: la polarización de la radiación de fondo. Ésta te indica en qué plano está vibrando la luz. El interés del estudio se focaliza en confirmar que cerca del instante inicial se generan ondas gravitacionales en el Universo que distorsionan el espacio-tiempo. Con la ayuda de Quijote estaremos mas cerca que nunca de conocer las propiedades que tenía el Universo antes de que se estructurara como lo conocemos hoy.
IAC
11 de mayo de 2009
OEI - CAEU - Ciencia y Universidad OEI -
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