Ondas gravitacionales sorprendentemente fuertes se hicieron sentir durante las feroces repercusiones del Big Bang, anunciaron astrónomos, descubrimiento que confirma que el Cosmos creció a un tamaño impresionantemente grande en sus primeros momentos.
Las largamente buscadas observaciones, tomadas desde la Antártida, apoyan fuertemente la teoría cosmológica de la "inflación", que explica cómo el universo primitivo se expandió de forma pareja a una inimaginable inmensidad en las primeras fracciones de segundos de su existencia.
"Es la primera detección de una señal de onda gravitacional", dice Clement Pryke, físico de la Universidad de Minnesota, en Minneapolis, y miembro del equipo científico que informó de los resultados en el Centro Astrofísico Harvard Smithsoniano, en Massachusetts. "Estamos firmemente convencidos de que estas observaciones son reales", afirmó.
El hallazgo significa que en poco más de un siglo, la humanidad ha descubierto no solo la edad del Universo (nació hace aproximadamente 13.820 millones de años en el Big Bang), sino también cómo se desarrolló dicho nacimiento.
"Nunca pensé que vería estas mediciones en mi vida, y es emocionante conocerlas", dice Alan Guth, del Instituto Tecnológico Massachusetts, en Cambridge, quien describió por primera vez una teoría de "inflación" cósmica en 1980. "Son mediciones muy difíciles", explica.
Para realizar el descubrimiento de la onda gravitacional, el equipo estudió el fondo cósmico de microondas; el calor remanente del origen del Universo.
Impreso a lo largo de todo el cielo, este vestigio de calor revela pequeñas diferencias de temperatura donde la materia se condensó hace aproximadamente 400.000 años, luego del Big Bang. Esos patrones también sirven como fotos congeladas de las condiciones en el momento de creación que las generaron.
Posteriormente, la materia se condensó aún más para formar los grupos de galaxias que pueblan el Universo actual.
Los científicos del equipo Bicep2, que reportaron las nuevas observaciones, proceden de un amplio número de instituciones científicas. Su equipo es solo uno de los muchos que observan el fondo cósmico de microondas en el marco de una vieja cacería de pistas para saber cómo ocurrió el Big Bang.
El equipo Bicep2 no observó las ondas gravitacionales directamente. En cambio, observó su efecto en el fondo cósmico de microondas. Los investigadores buscaron patrones ondulantes en la distribución de la temperatura y la materia vista ahí, lo cual es una señal de ondas gravitacionales.
Las ondas gravitacionales estiran y comprimen el espacio a medida que viajan, amalgamando materia en intervalos determinados por el tamaño del estiramiento. Descriptas en la teoría de la gravedad de Einstein, las ondas se predicen como efecto característico de la inflación, y son descartadas por las teorías rivales.
"Por lo tanto, si este descubrimiento se confirma, la teoría inflacionaria no tiene ninguna alternativa real", dijo vía correo electrónico Andrei Linde, de la Universidad de Stanford, quien no participó en el equipo de estudio.
Observaciones desde la Antártida
El equipo del descubrimiento utilizó telescopios de detección de microondas situados en la Antártida, donde los cielos despejados y el aire seco permitieron vistas incomparables del fondo cósmico de microondas.
Las mediciones desde el Polo Sur surgieron luego de tres temporadas de observaciones, desde 2010 a 2012, en áreas del cielo que son de 2 a 10 veces más anchas que la Luna llena. Estas amplias vistas permitieron que los telescopios buscaran patrones de ondas gravitacionales en el fondo cósmico de microondas.
La teoría de la inflación sostiene que estas partículas de luz, actualmente vistas como microondas, deberían tener una orientación preferiblemente sesgada; un efecto parecido al bloqueo de luz de los lentes de sol polarizados.
Polarización potente
Efectivamente, el equipo informa que emergió un patrón distintivo de polarización. El efecto fue casi dos veces más fuerte del esperado según medidas indirectas del efecto, que en los últimos años se habían estimado con equipos de observación satelital.
"Es una sorpresa, y significa que la gravedad trabajó más fuerte de lo que pensábamos durante la inflación", dice Guth. "Será muy reconfortante ver que se confirme el resultado", considera.
Pryke dice que el hallazgo fue tan sorprendente que el equipo estuvo tres años verificando el resultado. La estadística sugiere que tienen 99,9997 por ciento de certidumbre.
"Esto no es solo un cuadrangular; es una victoria total", dijo el físico Marc Kamionkowski, de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, que habló en el informe pero que no fue parte del equipo del descubrimiento. "Es la prueba irrefutable de la inflación", consideró.
Movimiento rápido de materia
El descubrimiento de fuertes ondas gravitacionales apoya algunos de los modelos de inflación más simples y explica cómo la masa del Universo escapó primero de su tamaño subatómico sin caerse en sí mismo en sus primeros momentos.
La inflación sugiere que la densa energía del Big Bang impulsó una expansión exponencial de los límites del espacio (de ahí el nombre "inflación") dentro de la primera millonésima de una billonésima de billonésima de segundo de la existencia del Universo.
Esta rápida expansión produjo las ondas gravitacionales, dice Guth, que son "solo pequeños movimientos rápidos de materia en el Universo".
Eso significa que en sus primeros momentos, todo el Universo alcanzó un tamaño mucho, mucho más grande de lo observable o de lo que será observable por la humanidad (el Universo "observable" tiene cerca de 92,000 millones de años luz).
