Esta vez no se trata de conmemorar el IV centenario del Quijote, pero sí se oirá hablar de él en la primavera de 2008. Y lo mismo sucederá con Planck, que traerá a nuestra memoria al eminente físico alemán. Las razones hay que buscarlas en la radiación del Fondo Cósmico de Microondas, el eco del Big Bang, y en la puesta en marcha de dos experimentos científicos para su estudio bautizados con tales nombres. Por primera vez, Europa liderará este campo, y España concretamente tendrá un papel protagonista. Así lo intuye Enrique Martínez, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA) y uno de los profesores de la Escuela de Invierno del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). La nueva tecnología a punto nos brinda una gran oportunidad y, como señala este científico español, “explorar zonas del Cosmos que no han sido observadas anteriormente siempre conlleva la posibilidad de descubrir nuevos fenómenos totalmente inesperados y que pueden cambiar nuestras ideas actuales sobre el Universo”.
1. ¿Cuál prevé que será el impacto en nuestro conocimiento de los nuevos estudios sobre el Fondo Cósmico de Microondas, pilar fundamental del modelo cosmológico actual? ¿Podría haber sorpresas a corto plazo?
“Por un lado, las medidas muy precisas de la temperatura del Fondo Cósmico de Microondas nos permitirán obtener la mejor determinación de los parámetros cosmológicos y, por lo tanto, un conocimiento más preciso de nuestro universo en cuanto a su contenido material y energético, evolución, origen y formación de su estructura a gran escala, etc.”
“Por otro lado, medidas aún más precisas de la polarización de este fondo de radiación nos pueden permitir la detección de ondas gravitatorias primordiales, lo cual supondría una prueba inequívoca de la existencia del proceso inflacionario en los primeros instantes del Universo, a la vez que la determinación de la escala de energía (o equivalentemente de tiempo) a la que sucedió la inflación cósmica.”
“Explorar zonas del Cosmos que no han sido observadas anteriormente siempre conlleva la posibilidad de descubrir nuevos fenómenos totalmente inesperados y que pueden cambiar nuestras ideas actuales del Universo.”
“Por ejemplo, un resultado fundamental que esperamos conseguir es que en los próximos años se detecten las huellas de las ondas gravitatorias primordiales producidas durante el proceso inflacionario en la polarización del Fondo Cósmico de Microondas. El problema es que la sensibilidad requerida para su detección puede ser extremadamente alta pero, en cualquier caso, la no detección a niveles muy bajos supondría un serio revés a la inflación cósmica.”
“Otro resultado espectacular sería la detección del efecto que la existencia de defectos cósmicos produciría en los mapas de temperatura. La presencia de estos defectos se predice en los modelos de unificación de las fuerzas fundamentales de la naturaleza a energías muy altas, sólo alcanzables en los primeros instantes del Universo. Una de las pocas maneras, si no la única, que se tiene para su detección es mediante la huella que dejan en los mapas del Fondo Cósmico de Microondas en forma de saltos bruscos (cuerdas cósmicas) o manchas frías o calientes (texturas) en la temperatura...”
2. Con la misión Planck, ¿podrá Europa liderar los estudios sobre el Fondo Cósmico de Microondas?
“Durante los próximos años no habrá ningún otro experimento del Fondo Cósmico de Microondas que observe todo el cielo en microondas con la sensibilidad y resolución de la misión espacial de la ESA Planck. Por ello se espera que Europa domine las investigaciones en este campo desde el momento de adquisición de los primeros datos, pocos meses después de su lanzamiento en julio de 2008, hasta que se hagan públicos los resultados finales de la misión en 2012.
3. ¿Qué papel tendrá España? ¿Y el IAC?
“Se espera que el papel de España sea importante debido a que se han involucrado fuertemente dos grupos: el del IAC, liderado por Rafael Rebolo, y el del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), liderado por mí. Estos dos institutos, junto con el grupo de Eduardo Battaner, de la Universidad de Granada, han liderado la aportación española al desarrollo de los dos instrumentos de la misión. En estos momentos estamos en una fase de preparación para la explotación científica de los datos que provea la misión, en la que los diferentes grupos participantes están posicionándose sobre los temas en los que se quiere tener una mayor contribución dentro de la colaboración Planck formada por unos 500 científicos.”
“Los grupos españoles tendrán una actuación destacada en el estudio de las propiedades estadísticas y de isotropía del Fondo Cósmico de Microondas, la construcción de los catálogos de cúmulos de galaxias y fuentes extragalácticas así como el estudio de sus propiedades, el estudio de la distribución de la materia y el gas a gran escala y el estudio de campos magnéticos primordiales. El grupo del IAC tendrá un papel relevante en la mayoría de estos temas, especialmente en el estudio del catálogo de cúmulos de galaxias y su posterior identificación óptica que requerirá el uso del Gran Telescopio CANARIAS para los cúmulos más lejanos.”
4. ¿Y por qué tanta expectación con respecto a esta misión? ¿Qué grandes descubrimientos se esperan realmente?
“Por un lado, aunque la misión WMAP de la NASA ha mejorado significativamente la precisión de los parámetros cosmológicos y, por tanto, nuestro conocimiento del Universo, el avance que se espera con la misión Planck es espectacular llegándose a niveles nunca vistos de precisión por debajo del 1%.”
“Por otro lado, la detección del modo B de polarización (uno de los dos modos de polarización, el otro se denomina E) es de importancia capital para establecer la energía (y, por tanto, el momento) en que la inflación en el Universo tuvo lugar. La mayor sensibilidad de Planck respecto a WMAP nos proporciona una ocasión única para poder detectarlo.”
“Además, se han encontrado algunas anomalías en el mapa del Fondo Cósmico de Microondas observado por WMAP que no concuerdan con el modelo estándar del Universo (direcciones privilegiadas, asimetrías entre los dos hemisferios del mapa, una mancha excesivamente fría). Se espera que la misión Planck pueda dar una respuesta clara a dichas anomalías, bien identificándolas con problemas instrumentales en WMAP o bien interpretándolas como intrínsecas al Fondo Cósmico de Microondas. Esto último tendría consecuencias muy importantes sobre nuestro conocimiento del Universo. Por ejemplo, la mancha excesivamente fría que fue detectada en el mapa de WMAP hace unos tres años por mi grupo del IFCA, recientemente la hemos interpretado como un defecto cósmico (una textura) que aparecería como consecuencia de transiciones de fase asociadas a las partículas elementales que pueblan el Universo en los primeros instantes de su historia. Este resultado, que ha sido publicado por la revista Science, si se confirma con la misión Planck, nos proporcionaría información sobre la naturaleza de las interacciones fundamentales a unas energías mucho más altas que las que se podrían conseguir por cualquier experimento terrestre concebible.”
5. ¿Podrá detectar ondas gravitatorias primordiales?
“Aunque la misión Planck no ha sido diseñada para medir la polarización de manera óptima (y por tanto no está optimizada para medir ondas gravitatorias primordiales que dejan su huella en la polarización), su sensibilidad es claramente superior a la de WMAP. Por ello se espera que o bien las detecte o, si no, que imponga los límites más precisos sobre su amplitud hasta la fecha.”
6. Usted es experto en "gaussianidad". ¿Cómo lo explicaría?
“La gaussianidad es la manera en que se distribuye la temperatura del Fondo Cósmico de Microondas según el modelo estándar del Universo. Es, por tanto, una propiedad fundamental del Fondo Cósmico de Microondas que puede ayudar a confirmar o rechazar dicho modelo estándar. Su estudio es una parte esencial de la información que se puede extraer de dicha radiación de fondo, siendo esencial para detectar nuevos fenómenos físicos más allá del modelo estándar, relacionados tanto con los procesos inflacionarios como con defectos cósmicos.”
7. ¿Qué es el QUIJOTE, además de una novela universal?
“QUIJOTE [acrónimo de los parámetros de Stokes Q, U e I, unido a JOint TEnerife) es un experimento de medida de polarización del Fondo Cósmico de Microondas a tres frecuencias (entre 10 y 30 GHz) que complementan las de Planck por la parte baja. Consiste en una colaboración entre grupos españoles (Tenerife y Santander) y británicos
(Manchester y Cambridge), llevando los grupos españoles el liderazgo.”
“Debido a la presencia de las emisiones de nuestra galaxia en los datos del Fondo Cósmico de Microondas, es importante un buen cubrimiento frecuencial de las mismas para poder separarlas de la señal cósmica. Éste es un papel clave que va a poder jugar QUIJOTE, ya que dichas emisiones se observan mejor a frecuencias más bajas y, por tanto, con los datos de este experimento se podrán limpiar mejor los datos de Planck. Además, está previsto que empiece a funcionar el próximo año, por lo que esperamos tener datos antes que Planck y ser así los primeros en explorar una amplia zona del cielo en polarización (unos diez mil grados cuadrados).”
INFORMACIÓN ADICIONAL SOBRE EL EXPERIMENTO “QUIJOTE”
El Experimento QUIJOTE (Q U I JOint TEnerife) CMB (Cosmic Microwave Background) se instalará y operará desde el Observatorio del Teide con el objetivo de caracterizar la polarización de la radiación cósmica de microondas (RCM) y de la emisión galáctica y extragaláctica en el rango de frecuencias comprendido entre 10 y 30 GHz.
El objetivo principal del proyecto es cubrir una región de cielo de unos 10.000 grados cuadrados con una sensibilidad de 1 micro-K por elemento de resolución de 1° a 11, 13, 15 y 30 GHz Estas medidas complementarán a baja frecuencia y corregirán de contaminación de la galaxia a las que obtenga el satélite PLANCK. Serán las medidas más sensibles obtenidas para la caracterización de la emisión sincrotrón y la emisión anómala de microondas de nuestra galaxia a dichas frecuencias.
QUIJOTE consistirá en tres antenas idénticas con la misma configuración óptica, y receptores independientes. La primera antena (que ya está completamente financiada), se instalará durante la primavera de 2008, tendrá en su plano focal cinco receptores, dos a 11-13GHz, dos más a 13-15 GHz, y un único receptor a 30 GHz. Estos receptores han sido diseñados para realizar medidas simultáneas de los parámetros de Stokes Q y U, aunque habrá también una medida de la intensidad I, que se usará principalmente para la calibración del instrumento. Cada antena irá montada en una plataforma giratoria (1-0,2 Hz), de manera que la rotación de la Tierra proporcionará un recubrimiento diario del cielo de unos pocos miles de grados cuadrados.
QUIJOTE CMB es una colaboración científica que lidera el Instituto de Astrofísica de Canarias (Tenerife, España) –su Investigador Principal es Rafael Rebolo- y en el que también participan el Instituto de Física de Cantabria (Santander, España), el Departamento de Ingeniería de COMunicaciones (Santander, España), el Observatorio Jodrell Bank (Manchester, Reino Unido) y el Cavendish Laboratory (Cambridge, Reino Unido).
Más información: http://www.iac.es/project/cmb/quijote/index_esp.php
A lo largo de las dos semanas de la Escuela de Invierno, los medios de comunicación tendrán a su disposición toda la información relacionada con la misma (Entrevistas, Fotos y Vídeos), en la página web de Sala de prensa/Press Room de esta Escuela: http://www.iac.es/winschool2007/pages/press-room.php
Contacto de prensa:
Carmen del Puerto (IAC): cpv [at] iac.es (cpv[at]iac[dot]es)
Natalia R. Zelman (IAC): nzelman [at] iac.es (nzelman[at]iac[dot]es)
Teléfono móvil durante el congreso: 660699698 y 679033049
Más información de la Escuela: http://www.iac.es/winschool2007/
