Físicos de EEUU ponen en duda el hallazgo de los primeros temblores del Big Bang

Telescopio BICEP2 capata el origen del Universo Big Bang
El telescopio BICEP2, ubicado en el Polo Sur, ha detectado por primera vez ondas gravitacionales primigenias. / Steffen Richter (Harvard University)

Era sin duda la noticia científica del año y puede que de lo que llevamos de siglo. La captación de ondas gravitatorias primigenias procedentes del Big Bang por parte de astrónomos y físicos estadounidenses era la prueba definitiva (si el hallazgo se confirmara)  para explicar el origen del Universo. De paso, confirmaría otra de las predicciones que hizo Albert Einstein hace casi un siglo sobre y abriría una nueva era en la cosmología. Sin embargo, un grupo de físicos teóricos plantea que todo pudo deberse a un error de cálculo y que aquellas ondas no eran tan primigenias sino provocadas por una nube de polvo tras la explosión mucho más reciente de una supernova.

La teoría del Big Bang es bien conocida. Si el universo se está expandiendo eso no puede significar otra cosa que, yendo para atrás, una vez estuvo muy pero que muy concentrado. Hace unos 13.800 millones de años, esa concentración de masa y energía vivió lo que los científicos llaman una inflación cósmica. El Universo se expandió 100 billones de billones de veces en una fracción de segundo. Por fracción no hay que entender una décima ni una centésima sino un 0,00000000000000000000000000000001 segundos.

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Con la inflación cósmica, un plasma de partículas elementales se fue expandiendo y, al enfriarse, la materia se fue agregando hasta formar estrellas y galaxias. De forma paralela, aquel cataclismo generó dos tipos de ondas. Una de ellas son las gravitatorias primigenias o primordiales. Teorizadas por Einstein, nunca se había demostrado su existencia hasta ahora.

Justo en polo sur geográfico, a 2.835 metros de altura, está la Estación del Polo Sur Amundsen–Scott, la base científica de Estados Unidos en la Antártida. En sus cercanías,  investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian instalaron el telescopio BICEP2. Este es un telescopio particular. Está especializado en captar la llamada radiación de fondo de microondas, un tipo de luz (fotones) que no está en el rango visible del espectro.

Esta radiación permite viajar al pasado ya que procede de unos 300.000 años después del Big Bang, una nimiedad en términos astronómicos. Aunque alcanza a la Tierra desde que existe, es tan fría, cercana al cero absoluto, y tan débil, que la tecnología humana no ha podido crear detectores capaces de atraparla hasta hace unos pocos años. BICEP2 presume de tener los mejores que hay en el planeta.

Desde 2006, el telescopio ha estado recogiendo esta radiación buscando anomalías, cambios en su polaridad. Pero no cualquier cambio sino uno que sólo pudo ser provocado por las ondas gravitacionales procedentes del Big Bang. Esta radiación de fondo modo B, como la llaman, muestra un patrón ondulatorio, como si fueran remolinos, provocada por la incidencia de las ondas gravitacionales primigenias. Y eso es lo que encontraron en el Polo Sur hace ahora un mes.

Este gráfico (en inglés) muestra el origen y evolución del Universo.
Este gráfico (en inglés) muestra el origen y evolución del Universo. / Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian

«El patrón arremolinado del modo B es una marca única de las ondas gravitacionales debido a su quiralidad», decía un eufórico Chao-Lin Kuo, coautor del descubrimiento. La quiralidad es una propiedad de las partículas elementales y la radiación de fondo de microondas no es otra cosa que partículas de luz. «Es la primera imagen directa de las ondas gravitatorias del cielo original», añadía.

Aunque los resultados presentan una elevada significación estadística y los investigadores han repasado una y otra vez sus mediciones para descartar un error, en ciencia eso no basta. Habría que corroborar su descubrimiento con otras confirmaciones. En la superficie terrestre hay otros telescopios como BICEP2 a la caza de radiación de fondo y ondas gravitatorias. Pero la confirmación más inmediata debería llegar del cielo. Durante tres años, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha estado buscando el rastro del Big Bang con su telescopio espacial Planck. En los próximos meses deberían publicar sus resultados que podrían confirmar o debilitar los encontrados en la Antártida.

Sin embargo, varios físicos teóricos estadounidenses han publicado un estudio donde no ponen en duda la existencia y relevancia de las ondas gravitatorias primigenias pero sí que eso sea lo que haya captado BICEP2. Para ellos, la polarización (aquella quiralidad) que permitió relacionar las ondas gravitatorias con el origen del Universo podría haber sido provocada por otra cosa que no es el Big Bang.

En un estudio publicado en Arxiv, y del que se han hecho eco varios medios científicos como NewScientist, los críticos recuerdan que los científicos de BICEP2 no tuvieron en cuenta que la polarización de los fotones que les sirvió para detectar las ondas primigenias podría haber sido provocada por el polvo cósmico de la expansión de una supernova. Estas explosiones estelares son por sí mismas capaces de provocar aquella polarización. Y de haberlo hecho, las ondas gravitatorias captadas en el Polo Sur serían mucho más recientes.

«Es clave explorar la posibilidad de que la señal galáctica tenga en cuenta todas las señalas captadas por BICEP2. Dada su relevancia, el equipo de BICEP2 debería revisar y aportar más consistencia a sus resultados», decía a NewScientist,  David Spergel, físico de la Universidad de Princeton y que no está relacionado con ninguno de los dos estudios.

Por suerte, en unos meses podría llegar la confirmación o el desmentido. Otro proyecto, impulsado por la ESA, podría hacerlo antes de que acabe este año. Aunque el telescopio espacial Planck acaba de ser jubilado, todos sus datos aún no han sido analizados. El Planck rastreó en un rango de longitudes de onda de la luz diferente al BICEP2. Como las alteraciones provocadas por el polvo cósmico varían con la longitud de onda, sus resultados podrían ser diferentes a los de BICEP2… o iguales, corroborando su gran hallazgo.

De corroborarlos, se confirmaría la predicción hecha por Albert Einstein. En el desarrollo de su Teoría General de la Relatividad, el físico alemán llegó a la conclusión de que debían de existir las ondas gravitacionales, aunque él siempre pensó que jamás serían encontradas. También apuntalarían la teoría de la inflación cósmica, planteada en los años 80, y que solucionada algunos de los problemas surgidos de las ideas de Einstein. Casi más importante aún, la existencia de las ondas gravitacionales podría servir de puente entre la relatividad general y la mecánica cuántica, las dos grandes maneras de ver el Universo. Pero todo podría deberse a una simple nube de polvo. Así es la ciencia.