¡°A los telescopios del Polo Sur llega luz del universo primitivo casi inalterada¡±

El astr¨®nomo John Kovac ha estado 24 veces trabajando en el Polo Sur, donde el equipo que dirige tiene instalados unos telescopios que observan la primera luz del universo. ¡°La Ant¨¢rtida es un sitio estupendo para hacer investigaci¨®n, es lo m¨¢s parecido en la Tierra a estar en el espacio¡­¡±, afirma. Y cuenta que incluso ha pasado todo un invierno all¨ª, en plena noche permanente. Con uno de los telescopios, el Bicep-2, Kovac y sus colegas tomaron unos datos de gran precisi¨®n de la luz del cosmos primitivo en la que ellos creyeron haber identificado la firma de ondas gravitacionales primordiales, de cuando hab¨ªa transcurrido una m¨ªnima fracci¨®n de segundo tras el Big Bang. A las pocas semanas, surgieron dudas sobre esos resultados anunciados a bombo y platillo. Kovac y su equipo hab¨ªan contado con que el efecto del polvo de la V¨ªa L¨¢ctea sobre sus registros ser¨ªa inferior de lo que es en realidad. Y el fant¨¢stico descubrimiento se qued¨® a la espera de que nuevas observaciones aclaren la situaci¨®n. Kovac, de 44 a?os, Profesor de Astronom¨ªa y F¨ªsica de la Universidad de Harvard, habla de su experiencia en el continente blanco, de los nuevos telescopios que est¨¢n ya funcionando all¨ª y, c¨®mo no, del jarro de agua fr¨ªa que supuso el a?o pasado tener que retractarse del colosal descubrimiento anunciado. Este astr¨®nomo estadounidense ha dado una conferencia en Madrid sobre La primera luz, desde los confines de la Tierra, en la Fundaci¨®n BBVA.

Pregunta: ?Qu¨¦ buscan ustedes, los astr¨®nomos, en el Polo Sur?

Respuesta: Es un sitio muy bueno para la astronom¨ªa porque es extraordinariamente fr¨ªo y, por tanto, muy seco, as¨ª que la luz que nos llega del universo primitivo est¨¢ pr¨¢cticamente inalterada cuando llega a los telescopios. Pero s¨ª, es dif¨ªcil trabajar all¨ª cuando tienes que estar fuera de la base. Fui la primera vez hace casi 25 a?os, cuando era un estudiante muy joven. Nuestros telescopios, el Bicep-3 y el conjunto Keck (Keck Array) son los que est¨¢n ahora operativos, est¨¢n en la base cient¨ªfica Amundsen Scott, a menos de un kil¨®metro del Polo Sur, y ahora se manejan fundamentalmente desde el interior del edificio as¨ª que apenas hay que salir a la intemperie.

P. ?Ha estado en la Amundsen-Scott tambi¨¦n en invierno o solo en verano?

R. Tuve la suerte de permanecer all¨ª un invierno con el primer telescopio de la radiaci¨®n de fondo [la primera luz del universo]. Fue hace 20 a?os y el avi¨®n me dej¨® all¨ª en febrero¡­. Sab¨ªa que no habr¨ªa otro avi¨®n hasta nueve meses despu¨¦s. Vi el sol ponerse y no amaneci¨® hasta seis meses despu¨¦s¡­. as¨ª que viv¨ª una espectacular noche de seis meses, algo ¨²nico. La verdad es que tienes que adaptarte a vivir en esas condiciones extremas y en aquel tiempo ten¨ªamos que trabajar fuera de la base constantemente.

P. ?Los telescopios se operan all¨ª mismo, en la Ant¨¢rtida, o est¨¢n telecontrolados desde Estados Unidos?

R. Bicep-3, el actual, est¨¢ mitad dentro del edificio y mitad fuera, as¨ª que la mayor parte del trabajo lo haces en mangas de camisa. Te expones a las temperaturas extremas, de 70 grados bajo cero, al ir y volver al edificio de los telescopios desde la base, que est¨¢ a poco m¨¢s de un kil¨®metro, y. normalmente, vas andando porque los equipos de transporte se estropean a menudo, mientras que el cuerpo humano lo soporta si va debidamente vestido. Ahora tenemos a dos personas all¨ª: una para el Bicep-3 y otra para el Keck Array, que son los dos observatorios que operamos. Luego, un equipo grande de personas analiza en el [hemisferio] Norte los datos que nos llegan diariamente por sat¨¦lite. En la colaboraci¨®n trabajan unas pocas docenas de personas.

P. ?Cu¨¢nto cuestan esos telescopios?

R. Tienen un coste modesto en comparaci¨®n con la mayor¨ªa de los proyectos cient¨ªficos porque nuestro equipo no es grande y los telescopios no son caros. El presupuesto de unos pocos millones de d¨®lares en cada fase, financiaci¨®n que nos llega de la Fundaci¨®n Nacional para la Ciencia [estadounidense], la Fundaci¨®n Keck, de las universidades participantes en el proyecto¡­. Desde luego es mucho m¨¢s barato que las misiones espaciales, como los telescopios Cobe, WMAP y Planck, que han tenido un coste de cientos de millones de d¨®lares.

P. Esos tres telescopios en el espacio tambi¨¦n se dedicaban espec¨ªficamente a la primera luz [la denominada radiaci¨®n de fondo de microondas es la luz que fue emitida cuando el universo se hizo transparente, unos 380.000 a?os despu¨¦s de la explosi¨®n inicial, y que ahora se capta en la Tierra en el rango de microondas en todo la b¨®veda celeste]. ?Cu¨¢l es la ventaja de hacer las observaciones desde la Ant¨¢rtida?

R. Las misiones espaciales son muy caras en comparaci¨®n con los telescopios instalados en tierra y, adem¨¢s, llevan mucho tiempo de preparaci¨®n. Una caracter¨ªstica de nuestro campo es que la tecnolog¨ªa avanza muy r¨¢pidamente y somos capaces de hacer un telescopio el doble de potente que el anterior cada dos a?os, mejorando la sensibilidad. Los telescopios del Polo Sur ahora tienen miles de microdetectores, mientras que el Planck, que fue dise?ado hace m¨¢s de diez a?os, tiene solo unas pocas docenas de detectores as¨ª que, aunque ha funcionado estupendamente y con la ventaja de estar en el espacio, nuestros telescopios tienen mayor sensibilidad con un presupuesto relativamente modesto porque nuestra tecnolog¨ªa es m¨¢s moderna.

P. En realidad sus telescopios observan solo un trocito peque?o del cielo, no todo, como los sat¨¦lites. ?Es suficiente?

R. S¨ª, nosotros observamos una regi¨®n que es aproximadamente el 2% de la b¨®veda celeste. Pero la se?al que buscamos del universo primitivo debe ser igual en todo el cielo, as¨ª que elegimos mirar en una regi¨®n concreta en la que las se?ales del plano de la galaxia hagan poca interferencia.

P. El descubrimiento que ustedes anunciaron el a?o pasado de la se?al de las ondas gravitacionales primordiales fue un bombazo mundial. Pero al poco tiempo se desinfl¨® cuando se constat¨® que su interpretaci¨®n de los datos era demasiado atrevida y las supuestas se?ales fueron cuestionadas. ?Qu¨¦ pas¨®?

R. Llev¨¢bamos trabajado muy duro durante muchos a?os en eso. Con m¨¢s de cuatro a?os de datos del telescopio Bicep-2 y su an¨¢lisis, emergi¨® la se?al, una vez que hab¨ªamos hecho todo lo posible para descartar lo que nos pudiera dar un falso resultado. En 2014 consideramos que no pod¨ªamos retrasarlo m¨¢s, que ten¨ªamos que compartir nuestros datos con la comunidad cient¨ªfica, dar la informaci¨®n que ten¨ªamos y la explicaci¨®n que nos parec¨ªa m¨¢s veros¨ªmil. Hay que tener en cuenta que entonces hab¨ªa muy poca informaci¨®n sobre el efecto del polvo de la galaxia en la polarizaci¨®n de la luz en esas regiones del cielo. Todo el mundo en este campo trabajaba con modelos que ten¨ªan rangos muy amplios de posibles valores.

P. ?Y ustedes lo infravaloraron?

R. Nuestros an¨¢lisis indicaban que la influencia del polvo de la galaxia en las se?ales que capt¨¢bamos del cielo no era significativa y, con esos modelos, la interpretaci¨®n m¨¢s probable era que ten¨ªamos la se?al de ondas gravitacionales en el universo inicial. Al anunciarlo, todo el mundo estaba muy emocionado¡­ y nosotros tambi¨¦n, claro. Pero sab¨ªamos que los modelos hab¨ªan de ser confirmados con observaciones directas y que no tendr¨ªamos una confirmaci¨®n de nuestros datos hasta entonces. En la primera mitad del a?o pasado solo ten¨ªamos indicios de los an¨¢lisis del telescopio Planck. Luego empezamos a trabajar con ellos y, comparando los datos, result¨® que la se?al del polvo gal¨¢ctico era mucho mayor de que hab¨ªamos considerado.

P. Los de Planck afirman ahora que con los datos de ambos equipos no se confirma esa se?al de las ondas gravitacionales, pero tampoco se descarta que pueda estar ah¨ª.

R. S¨ª, esa es la situaci¨®n ahora mismo.

P. Ustedes anunciaron los resultados de Bicep-2 en una rueda de prensa, en lugar de seguir el procedimiento habitual en ciencia de someter un art¨ªculo con toda la informaci¨®n a la evaluaci¨®n de expertos.

R. S¨ª. Publicamos nuestro art¨ªculo on line (ArXiv) antes de someterlo al proceso de revisi¨®n, y sab¨ªamos que se iba a propagar inmediatamente, que ser¨ªa una noticia¡­ y quer¨ªamos dar la informaci¨®n nosotros mismos tan claramente como fuera posible y para todo el mundo. Por supuesto que preparamos el art¨ªculo, pero entre nuestra comunicaci¨®n de los resultados y su publicaci¨®n oficial tuvimos indicios de que los modelos sobre el efecto del polvo podr¨ªan no ser suficientes y por eso advertimos en art¨ªculo ya publicado que hac¨ªan falta m¨¢s datos porque aumentaban las incertidumbres de la interpretaci¨®n.

P. ?Se desmoraliz¨® despu¨¦s de ese rev¨¦s de alcance internacional?

R. No. No fueron semanas f¨¢ciles. Pero nosotros somos cient¨ªficos experimentales y no estamos comprometidos tanto con una interpretaci¨®n concreta de los datos, si son ondas gravitacionales o no¡­.. Nos contentamos con que nuestros datos sirvan para averiguar la verdad. No nos desmoralizamos porque el camino est¨¢ m¨¢s claro ahora que antes y los datos que estamos tomando van a reducir las incertidumbres.

P. La mayor¨ªa de los especialistas han criticado las conclusiones apresuradas de Bicep-2 , pero nadie cuestiona la calidad del experimento, de los fant¨¢sticos telescopios Bicep.

R. S¨ª, eso creo.

P. ?Explique un poco qu¨¦ es lo que buscan?

R. Los Bicep y el Keck Array miran la luz m¨¢s antigua del universo, y en ella podemos ver patrones de c¨®mo era el cosmos inmediatamente despu¨¦s de la gran explosi¨®n. La imagen que obtenemos, con mucho detalle, concuerda muy bien con el modelo est¨¢ndar de cosmolog¨ªa, con el Big Bang, pero aporta muchos detalles de las condiciones iniciales.

P. ?Es como si esas condiciones iniciales hubieran quedado impresas en la luz que ahora captan, 13.800 millones de a?os despu¨¦s del inicio del universo?

R. S¨ª. Parte de las condiciones iniciales son las fluctuaciones de densidad que dieron lugar a toda la estructura del universo que vemos a nuestro alrededor. Y lo que vemos en esas fluctuaciones de densidad es que pueden ser consistentes con la predicci¨®n de la teor¨ªa de la inflaci¨®n que indica un crecimiento exponencial del universo en sus primeros instantes. La inflaci¨®n se habr¨ªa producido en condiciones de alt¨ªsima energ¨ªa, muy superior a la que podemos investigar experimentalmente en los aceleradores de part¨ªculas. Es un nivel de energ¨ªa extraordinariamente alto en el que deben confluir la mec¨¢nica cu¨¢ntica y la relatividad general para explicar el origen del universo. Sobre esto debaten los te¨®ricos, y con raz¨®n, porque est¨¢n implicadas preguntas muy profundas. La inflaci¨®n c¨®smica es una bella teor¨ªa y parece que las observaciones encajan muy bien en ella , pero no podemos decir que la comprendamos completamente o que estemos seguros de que es correcta, as¨ª que necesitamos verificaciones de la misma. Una predicci¨®n de la teor¨ªa es que las fluctuaciones cu¨¢nticas producen ondas gravitacionales primordiales y su se?al en la luz polarizada es lo que buscamos con nuestros telescopios.

P. El f¨ªsico te¨®rico Andrei Linde dice que no es cierto, como se dijo el a?o pasado, que esas ondas gravitacionales supondr¨ªan la confirmaci¨®n de la teor¨ªa de la inflaci¨®n porque ya est¨¢ m¨¢s que verificada con m¨²ltiples observaciones.

R. Para la mayor¨ªa de los te¨®ricos, la inflaci¨®n es, con mucho, la teor¨ªa de mayor ¨¦xito sobre las condiciones iniciales del universo. Pero aunque es verdad que hay datos, muchas l¨ªneas de evidencia circunstancial, creo, como cient¨ªfico experimental, que si detectamos la se?al de las ondas gravitacionales primordiales entonces todo el mundo estar¨¢ de acuerdo en que s¨ª hubo inflaci¨®n, mientras que si no las detectamos el debate seguir¨¢ abierto.

P. ?Para cu¨¢ndo cabe esperar los pr¨®ximos resultados desde el Polo Sur?

R. Ahora trabajamos con el Bicep-3 y el conjunto Keck. El primero es un telescopio de ¨²ltima generaci¨®n y el segundo est¨¢ formado por cinco detectores como Bicep-2. El Bicep-4 estar¨¢ formado por varios detectores como Bicep-3. Del Keck esperamos tener resultados este mismo a?o, pero el Bicep-3 esta ahora en la mitad de su vida de observaci¨®n. Ambos son mucho m¨¢s potentes que los observatorios anteriores para responder a la pregunta sobre las ondas gravitacionales y creo que pronto tendremos nuevos resultados.