NeoFronteras

Los últimos datos publicados por el equipo de la misión Planck indican que parte o toda de la señal de los modos de polarización observados por BICEP2 tendrían su origen en el polvo galáctico y no tendría un origen cosmológico.

Presencia de polvo en el cielo según la misión Planck. El recuadro de la derecha incida la región observada por BICEP2. Fuente: Misión Planck.

En marzo pasado se anunció la detección de modos-B de polarización cosmológicos en el fondo cósmico de microondas por parte del equipo de BICEP2 (ver referencias al final). Era la primera prueba de la presencia de ondas gravitatorias generadas por la inflación cósmica que se dio al comienzo del Big Bang.
El resultado estaba respaldado por 7 sigmas de significación estadística, 2 por encima de lo necesario para calificarse como descubrimiento. Parecía que estos y los chicos de la inflación estaban a las puertas del premio Nobel.
Sin embargo, en ciencia hay que ser cautos y esperar la confirmación de un resultado por parte de otros experimentos. Esta semana se han publicado datos de la misión Planck que menoscaban los resultados de BICEP2. Al parecer, la región del cielo observada por BICEP2 no está tan libre de polvo galáctico como se creía y parte o todos los modos de polarización observados no serían de origen cosmológico, sino que se producirían en nuestra propia galaxia.
Los investigadores de BICEP2 usaron los datos de polvo galáctico que había en el momento, parte de ellos procedentes precisamente de la misión Planck, para restar el efecto. Además apuntaban a una zona del cielo que estaba bastante libre de ese polvo. Eliminando la contribución de ese polvo (y de la radiación sincrotrón) obtuvieron el resultado que más tarde salió publicado.
Sin embargo, al parecer, hay más polvo del que se asumió. La señal del polvo galáctico es simplemente más significativa y más complicada de lo que los cosmólogos creían. Aún no se sabe si la señal observada procede del polvo en un 50%, en un 75% o en un 100%. Si fiera un 50% la señal cosmológica sólo se mantendría con 3 sigmas de significación estadística.
No se pueda restar fácilmente esa contribución del polvo galáctico de la señal cosmológica. No podemos salir de la Vía Láctea para observar bien el fondo cósmico de microondas, pero usando varios trucos sabremos al final si hay o no hay modos-B de polarización en él.
Recordemos que la polarización cosmológica se produjo por la dispersión Thompson que producían los electrones en el universo primitivo (en la época de la recombinación, 380,000 años tras el momento cero del Big Bang). Y la orientación de esa polarización indicaría las distorsiones producidas en el espacio por las ondas gravitatorias generadas previamente durante la inflación (10^-35 tras el momento cero del Big Bang).
La fuerza de estos modos de polarización y, por tanto, de la inflación se cuantifica con un parámetro denominado r que tiene que ser mayor que cero si el efecto realmente existió. Si r=0 entonces eso significa que las ondas gravitatorias cosmológicas no fueron los suficientemente intensas como para generar la polarización de los modos-B.
La polarización del polvo galáctico es algo mucho más común que se da cuando el polvo galáctico se calienta.
Los nuevos datos de Planck son compatibles con r=0, pero eso no significa que haya que arrojar a la basura la afirmación hecha en su tiempo por el equipo de BICEP2. Todavía es posible, aunque con baja probabilidad, de que, efectivamente, haya una señal cosmológica de modos-B polarización escondida en el total.
El problema es que BICEP2 sólo estudia una parte del cielo a una sola frecuencia de 150 GHz y un resultado como el reciente de Planck es un jarro de agua fría. Lo ideal es estudiar otras partes del cielo y a varias frecuencias. De este modo es posible discernir más fácilmente la señal de polarización cosmológica (si existe) de la señal de polarización del polvo galáctico.
Los investigadores de Planck y BICEP2 están ahora colaborando para saber si hay o no señal de polarización cosmológica que indique la presencia de ondas gravitacionales primordiales. A finales de año esperan llegar a alguna conclusión.
Planck tiene datos de todo el cielo y es posible que se pueda observar la tan ansiada señal a pesar del polvo galáctico. El equipo de Planck publicará en noviembre de forma independiente su propia búsqueda de modos-B en el 70% del cielo a 100 GHz y 143 GHz. Pero algunos expertos del campo pronostican que el resultado será negativo por falta de datos fiables.
Ahora mismo sólo Planck es capaz de observar en varias frecuencias. Posee varios bolómetros que observan a distintas frecuencias, pero no todos ellos son los suficientemente sensibles a la polarización. Básicamente Planck no fue diseñado para este tipo de medidas. Hay previstas las misiones LiteBIRD y COrE qué sí podrían dar una respuesta segura al respecto.
Pese a todo, los datos de Planck revelan algunas regiones del cielo que están más libres de polvo. Aunque no están totalmente limpias, podrían ser observadas mientras tanto con misiones en tierra firme. Quizás el South Pole Telescope o el Atacama Cosmology Telescope puedan decir algo al respecto. También habrá que esperar a que se eleve la sensibilidad de BICEP2 y se le dé la capacidad de observar a varias frecuencias.
Puede incluso que la inflación (teoría que ha dominado la Cosmología durante los últimos 30 años) no se diera y que el universo actual proceda de una universo previo que colapsó. El proceso suavizaría el universo observado y por eso sería homogéneo e isótropo. Este tipo de proceso no produciría ondas gravitatorias cosmológicas. No habría inflación y la desaparición de la misma eliminaría una de sus consecuencias: el multiverso.
¿Debemos de estar defraudados por estas nuevas revelaciones? La respuesta es que no. La ciencia funciona así y lo que se está estudiando es muy, pero que muy difícil de observar. Cualquier respuesta sobre los modos-B, sea negativa o positiva, será buena para el avance de la ciencia.

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Fuentes y referencias:
Artículo original I.
Artículo original II.
Hallan modos-B en el fondo cósmico.
Sobre el significado del resultado de BICEP2
Polémica sobre el multiverso
Dudas sobre los modos-B