Nueva tecnología para el Proyecto de los Orígenes

Cosmología. Dos nuevos programas, uno en Europa y otro en Estados Unidos, van a utilizar tecnología de punta para detectar, tanto directa como indirectamente, las ondas gravitacionales en el Universo.

En las investigaciones más interesantes de la cosmología moderna los investigadores se preguntan: ¿cómo empezó el Universo? Y un elemento responsable del conocimiento en la astrofísica actual es el descubrimiento y análisis del Fondo de Radiación Cósmica de Microondas (CMB), que son restos de la Gran Explosión que impregnan todo el Universo.

Pero, obviamente, el estudio del pasado está repleto de complicaciones y los humanos aún estamos limitados respecto a nuestra capacidad tecnológica. Por lo tanto, parte de la esperanza de mayores avances científicos yace en el desarrollo de mejores dispositivos que continúen pavimentando el camino hacia más claras respuestas a la pregunta sobre el origen de todo lo que conocemos, y desconocemos también.

Supongamos que nos movemos hacia atrás en el estudio del Cosmos y arribamos a un período hace 380,000 años. Allí, los cosmólogos identifican una dificultad en particular pues para entonces “el Universo era opaco a la radiación electromagnética”, explica el profesor de cosmología Lawrence Krauss de la Universidad del Estado de Arizona, quien, junto a otros investigadores de la Universidad de Chicago y del Laboratorio Nacional Fermi, en Estados Unidos, ha publicado un artículo sobre este Proyecto de los Orígenes en el diario científico Science. “Avanzar en la próxima frontera en astrofísica y cosmología depende de nuestra habilidad para detectar la presencia de un tipo de onda en particular, una onda gravitacional primordial”.

Para que lo entendamos mejor, los investigadores usan analogías. Nos dicen que estas ondas están esparcidas por el Universo como las que vemos correr en un lago después de lanzar una piedra. Estas ondas, nos explican, han extendido al Cosmos desde el primer momento de su nacimiento y si logran detectarlas nos podrán ofrecer una visión sin precedentes de los más tempranos momentos del mundo en que vivimos.

“Imagina que estás flotando en el espacio lejos de la Tierra al lado de dos espejos que están separados por kilómetros de distancia. Si una onda gravitacional estuviera propagándose a través del espacio, verías la distancia entre los dos objetos aumentar y luego disminuir rítmicamente con el pasar de la onda, a lo mejor en una proporción casi imperceptible. Mientras estas ondas se propagan por el Universo es posible que disminuyan en fortaleza pero no se detendrán ni reducirán su velocidad ya que se mueven a través de la materia esencialmente sin impedimento alguno”.

Para los científicos involucrados en el experimento, la mejor forma de medir las ondas gravitacionales es a través de análisis dentro del CMB y, para ello, es preciso contar con mejor tecnología. Krauss explica que el programa que se está diseñando en Arizona, Proyecto de los Orígenes, usará un nuevo detector que se está construyendo en Luisiana conocido como el Observatorio Interferómetro de Onda Gravitacional (LIGO) que ha sido diseñado, más que para ver, para sentir. Detectar de forma indirecta las huellas que el paso de estas elusivas ondas han dejado en los residuos de la Gran Explosión.

Einstein y las ondas gravitacionales

Como después de pasar la barrera de los 380,000 años, el Universo se vuelve opaco, es preciso, para conocer más sobre su infancia, buscar elementos observables que se encuentren fuera del espectro electromagnético observable. “Las ondas gravitacionales interactúan muy débilmente con la materia por lo tanto, las ondas producidas muy temprano en el tiempo pueden llegar a nosotros in impedimento alguno”, explica Krauss.

Estas ondas son conocidas gracias al físico Albert Einstein quien en 1906 predijo su existencia. En su teoría de la relatividad, Einstein descubre que los objetos obligan a que el espacio alrededor de ellos se curve. Cuando objetos masivos se mueven por el espacio, un disturbio es generado y eso es lo que él llamó ondas gravitacionales. “Debido a la debilidad de la gravedad, una cantidad astronómica de materia debe moverse para generar ondas a una escala que pueda realmente detectarse”.

Los investigadores aseguran en la edición del 21 de mayo 2010 del diario científico Science que existen dos fuentes principales de ondas gravitacionales: la inflación que ocurriera inmediatamente después de la Gran Explosión y las posibles fases de transición en aquellos primeros momentos del Universo. Otras fuentes actuales incluyen la colisión de agujeros negros o dos estrellas enormes orbitando una alrededor de la otra.

Ondas creadas con el comienzo del tiempo

Por supuesto, las ondas gravitacionales son imperceptibles para nosotros los humanos, por lo tanto, se necesita de tecnología de punta para ir tras ellas. El LIGO está siendo diseñado para detectarlas indirectamente a través de su polarización en el fondo de radiación cósmica, que sería las huellas que deja en su recorrido, algo que los detectores que tenemos ahora no han logrado conseguir mediante la observación directa.

“La mayor sensibilidad para una onda gravitacional primordial viene del patrón detallado y distintivo de polarización que deja en el CMB. Si ondas gravitacionales producidas por la inflación o por fases de transición existían cuando el fondo de radiación de microondas cósmicas fue creado, entonces sus huellas habrían quedado en el CMB y podrán ser detectadas como polarización”, explicó Krauss.

Krauss piensa que este nueva etapa del siglo XXI traerá una revolución en cosmología y astrofísica debido a la nueva tecnología que se está desarrollando. El satélite Planck, por ejemplo, diseñado y construido por la Agencia Espacial Europea, ha sido diseñado también para buscar CMB por todo el cielo con una sensibilidad sin precedentes. “Esta misión proveerá con datos sobre polarización por los próximos tres o cuatro años y con ellos esperamos observaciones directas de las ondas creadas con el comienzo del tiempo”.


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