Por medio del Telescopio del Polo Sur, un equipo de científicos ha detectado, por primera vez, una distorsión sutil en la luz más antigua del Universo, lo que puede ayudar a revelar los secretos sobre los primeros momentos de su formación.
La observación de patrones zigzagueantes en la polarización del fondo de microondas cósmico puede proporcionar evidencia dramática de la inflación, el período turbulento teorizado en los momentos después del Big Bang, cuando el Universo se expandió con gran rapidez. Foto de Daniel Luong Van
Los científicos observaron patrones zigzagueantes en la polarización del fondo de microondas cósmico: la luz que en el pasado interactuó con la materia, muy temprano en la historia del universo, menos de 400.000 años después del Big Ban. Estos patrones, conocidos como “modos B”, son causados por lentes gravitacionales, un fenómeno que se produce cuando la trayectoria de la luz se dobla al pasar cerca de objetos masivos, algo similar a la forma en que una lente enfoca la luz.
La revista Physics World ha calificado el hallazgo como uno de los diez avances principales de la física en 2013.
El Prof. John Carlstrom, quien dirigió el estudio, declaró que “la detección de polarización de modo B por el Telescopio del Polo Sur es un hito importante, un logro técnico que indica la física emocionante por venir”.
El fondo cósmico de microondas es un mar de fotones (partículas de luz) dejados por el Big Bang, que impregnan todo el espacio a una temperatura de menos 270 grados centígrados – apenas 3 grados por encima del cero absoluto. Las mediciones de esta antigua luz ya han brindado a los físicos una riqueza de conocimientos sobre las propiedades del universo.
La luz se polariza cuando sus ondas electromagnéticas se orientan preferentemente en una dirección particular. La luz del fondo cósmico de microondas se polarizó principalmente debido a la dispersión de fotones en el universo temprano, por el mismo proceso por el que la luz se polariza cuando se refleja en la superficie de un lago o en el capó de un coche.
La dispersión simple no puede generar los modos B, que surgen a través de un proceso más complejo, de ahí el interés de los científicos en su medición. Las lentes gravitatorias hacen posibles los modos B cuando los fotones pasan por las galaxias y otros objetos masivos en su camino hacia la tierra.
Para desentrañar los modos B, los científicos utilizaron un mapa de la distribución de la masa en el universo para determinar dónde debe producirse el efecto de una lente gravitacional.
El estudio cuidadoso de estos modos B podrá ayudar a los físicos a comprender mejor el Universo. Los patrones se pueden utilizar para trazar la distribución de la masa, y por lo tanto definir con mayor precisión las propiedades cosmológicamente importantes como la masa de los neutrinos, que son partículas elementales que prevalecen en todo el cosmos.
Los científicos esperan obtener evidencia dramática de la inflación, el período turbulento teorizado en los momentos después del Big Bang, cuando el Universo se expandió con gran rapidez. La inflación es una teoría bien considerada entre los cosmólogos, porque sus predicciones concuerdan con las observaciones, pero hasta ahora no hay una confirmación definitiva de ésta. La medición de los modos B generados por la inflación es una forma posible de despejar la duda persistente.
“La detección de una señal primordial de polarización de modo B en el fondo de microondas equivaldría a encontrar los primeros temblores del Big Bang”, dijo el autor principal del estudio, Duncan Hanson, un científico postdoctoral de la Universidad McGill en Canadá.
Los modos B de la inflación son causados por las ondas gravitacionales. Esas ondulaciones en el espacio-tiempo se generan por las intensas turbulencias gravitatorias, las condiciones que habrían existido durante la inflación. Estas ondas darían lugar a patrones de polarización zigzagueantes, reveladores de los modos B. La medición de la polarización resultante no solo sería la confirmación de la teoría de la inflación – un gran logro científico en sí mismo, sino que también brindaría información sobre la física a muy altas energías – mucho más altas de las que se pueden lograr con aceleradores de partículas.
La medición de los modos B de lente gravitatoria es un primer paso importante en la búsqueda de la medición de los modos B inflacionarios.
Estudio: D. Hanson el al. Detection of B-Mode Polarization in the Cosmic Microwave Background with Data from the South Pole Telescope. Physical Review Letters, 111, 141301 (2013), doi: 10.1103/PhysRevLett.111.141301
Fuente: The University of Chicago
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