IVÁN JIMÉNEZ MONTALVO

En Astronomía, cuando las cosas no se pueden ver se buscan evidencias indirectas. Y no hay nada más difícil de divisar que el origen del Universo. Conforme la ciencia trata de acercarse a este momento, todo se vuelve opaco. Para comprender cómo eran esos primeros instantes, se han ideado instrumentos complejos capaces de descubrir las señales que han quedado débilmente impresas en lo más lejano del espacio y del tiempo. Este ha sido el trabajo y la obsesión de Lyman Page, investigador de la Universidad de Princeton (EEUU), que ha participado en algunos de los más importantes experimentos (satélite WMAP, experimento ACT) dedicados al estudio de la radiación del fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), hoy por hoy la Piedra Rosetta de la Cosmología. Esta radiación, un tipo de luz fósil procedente de todas las direcciones del cielo, nos proporciona una instantánea del universo primitivo. Actualmente, el profesor Page se dedica a la medición de un fenómeno asociado a esta radiación llamado “polarización”. En especial, espera detectar un tipo de señal polarizada –los modos B primordiales- que demostraría la existencia de ondas gravitacionales. Supuestamente, estas ondas habrían sido provocadas en la breve etapa de expansión acelerada que sacudió el Universo en sus inicios y que los científicos denominan “Inflación”. Sin embargo, la detección de estos modos es muy difícil, sobre todo por no distinguirse claramente de la contaminación del fondo que producen otras fuentes, como el polvo de nuestra galaxia. Por este motivo, muchos investigadores -entre ellos, el propio profesor Page-, ponen en duda el reciente anuncio de su descubrimiento realizado por el equipo de BICEP2, un telescopio de microondas situado en el Polo Sur. Sólo nuevos datos, como los que en breve aportará el satélite PLANCK, y nuevas observaciones, como las del nuevo Atacama Cosmology Telescope (Adv-ACT), que lidera el propio Page, o el experimento QUIJOTE del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), podrán poner fin a la polémica.

¿Cómo y por qué se interesó en el CMB como campo de estudio?

Me interesé en el CMB en 1984, al comienzo de mi tesis doctoral en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), cuando empecé a trabajar en experimentos para medirla. En ese momento no se había detectado la “anisotropía” [variaciones en las propiedades físicas de la radiación de fondo aparentemente homogénea]. Parecía intuitivamente que podríamos aprender cosas interesantes estudiando el resplandor del Big Bang. En ese momento no teníamos ni idea de la cantidad de cosas que llegaríamos a aprender.

¿Qué podemos saber acerca de nuestro Universo al estudiar la polarización del CMB?

Podemos aprender una gran cantidad de cosas: a grandes escalas angulares podemos detectar las ondas gravitatorias primordiales, si están allí, y podemos aprender más sobre el proceso de re-ionización cósmica [etapa en la que el Universo empieza a emitir luz y se hace visible), un proceso que no se entiende bien; en todas las escalas angulares podemos obtener una determinación independiente de los parámetros cosmológicos (los resultados principales de los satélites Planck y WMAP hasta el momento se pueden comprobar de una manera independiente); y a escalas angulares menores podemos determinar la suma de las masas de los neutrinos. Y esto es sólo un comienzo. En esencia, estamos en las primeras etapas de desarrollo de una nueva cosmología observable.

¿Qué papel ha jugado el satélite WMAP en nuestra comprensión del CMB y en la validación del modelo cosmológico actual?

WMAP nos dio las bases para el modelo cosmológico estándar. El Universo es geométricamente plano y descrito por seis parámetros. Si bien hay muchas otras pruebas cosmológicas, fue WMAP el que  unificó todo y vinculó el universo observado con los procesos fundamentales del universo primitivo. Planck ha demostrado que el modelo de WMAP es, en general, correcto. Hay algunas discrepancias muy pequeñas que aún se están resolviendo.

¿Qué objetivos se espera conseguir con el nuevo Atacama Cosmology Telescope (Adv-ACT)?

Para mí, los principales objetivos son: primero, determinar la suma de las masas de los diversos tipos de neutrinos; segundo, medir o limitar la presencia de ondas gravitatorias primordiales si contribuyen hasta un 1% de la señal total tras considerar las emisiones contaminantes de nuestra galaxia; y tercero, concretar el proceso de formación de la estructura cósmica.

¿Qué función crees que desempeñará el experimento QUIJOTE dentro de las diferentes iniciativas que actualmente estudian la polarización del CMB?

QUIJOTE es importante ya que debe conseguir una buena medición del cielo a 10-30 GHz y posiblemente a más alta frecuencia. Esto es interesante por una serie de razones. Se verán modos E y, si la señal es grande, también podrá observar modos B. Otro aspecto es que realmente no conocemos demasiado bien la emisión contaminante polarizada de nuestra galaxia. El resultado de BICEP2 es un ejemplo reciente. Desde Planck y WMAP tenemos muy buenos mapas, pero no excelentes. QUIJOTE también ayudará en esto. Por último, vale la pena recordar que la mayor medición a escala angular del CMB que se ha hecho desde tierra fue por medio del Experimento Tenerife a finales de 1980 y principios de 1990. La estrategia de exploración de QUIJOTE puede volver a hacer esa hazaña posible. Es pionero en muchos aspectos ya que no tengo conocimiento de ningún otro experimento de CMB que use la rotación de 360º del instrumento para observar el cielo, aunque algunos lo han propuesto.

¿Cuál es su opinión acerca de los resultados de BICEP2? ¿Cómo se puede resolver la controversia acerca de la interpretación de los datos?

En este punto, la incertidumbre de las emisiones contaminantes es tan grande que el equipo de BICEP2 no puede sacar conclusiones acerca de las ondas gravitatorias primordiales. Ellos ahora (por fin) admiten esto. Dicen: "Sin embargo, estos modelos no están suficientemente limitados por datos públicos externos para excluir la posibilidad de emisión de polvo lo bastante brillante como para explicar toda la señal de exceso". Su anuncio y afirmación de una detección de modos B primordiales era innecesario y prematuro.

¿Crees que la forma en que se comunicaron los datos es la correcta? ¿Debe la comunidad científica reflexionar sobre el modo en el que se están comunicando los descubrimientos?

De lejos, la mayoría de los grupos comunican los datos correctamente y con cuidado. BICEP2 fue grandilocuente y estaba fuera de lugar.

¿Crees que los modos B primordiales de la polarización del CMB se confirmarán finalmente?

No creo que "confirmar" sea la palabra adecuada. Estamos esperando una medición independiente de otro grupo. Personalmente, me va a costar mucho creer cualquier cosa del equipo de BICEP2 hasta que hagan públicos todos sus datos. Si la presencia de ondas gravitacionales primordiales contribuye hasta un 1% de la señal total, entonces creo que los modos B primordiales pueden ser medidos por otros grupos.

En caso de que nunca se llegara a probar, ¿estaría en peligro el actual modelo de la Gran Explosión? ¿Existen otras alternativas a este modelo?

Hay una serie de alternativas, pero no soy un experto en ellas. Espero que la reciente agitación anime a los teóricos a desarrollar más modelos alternativos. Fue sorprendente cuando muchos dijeron que encontrando modos B primordiales se "demostraba" la inflación y luego, cuando la detección se puso en duda, dijeron que no era necesario. Tal vez la inflación es el marco correcto, pero aún queda trabajo por hacer para estar seguros.

¿Cuáles serán las consecuencias para la cosmología y para nuestra comprensión del Universo si se confirmara la medición de los modos B primordiales?

Tendremos un nuevo pilar básico del Universo. Va a ser muy emocionante. Y la búsqueda ya lo está siendo.