Ondas gravitacionales: resultados proveen evidencia directa de la expansión cósmica

BICEP-telescopio


The BICEP telescope located at the south pole. Image Credit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Los astrónomos han anunciado una evidencia de ondas gravitatorias primordiales (que bien vale el premio Nobel )— ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo — proporcionando así la primera evidencia directa de que el universo sufrió un breve pero impresionante y acelerada expansión inmediatamente después del Big Bang.

“Las implicaciones de esta detección deja atónita a la mente,” dijo el co-líder Jamie Bock desde el CALTECH. “Estamos midiendo una señal que proviene de los albores del tiempo”.

BICEP2 (Telescopio de Imágenes de fondo de polarización cósmica extragaláctica) escanea el cielo desde el Polo Sur, buscando un efecto sutil en el fondo cósmico de microondas (CMB) — la radiación liberada 380.000 años después del Big Bang, cuando el universo se enfrío lo suficiente como para permitir que los fotones viajaran libremente a través del cosmos.

El CMB (fondo cósmico de microondas) llena cada centímetro cúbico del universo observable con aproximadamente 400 fotones de microondas. El así llamado brillo post luminiscente del Big Bang es casi uniforme en todas las direcciones, pero pequeñas variaciones residuales (en el nivel de uno en 100.000) de temperatura muestran un patrón específico. Estas irregularidades coincide con lo que se esperaría si las diminutas fluctuaciones cuánticas hubieran inflacionado hasta el tamaño del universo observable hoy.

Así los astrónomos idearon la teoría de la inflación, la época inmediatamente después del big bang (10-34 segundos después) cuando el universo se expandió exponencialmente (por lo menos en un factor de 1025) — causando las fluctuaciones cuánticas para ampliar a tamaño cósmico. No sólo la inflación ayuda a explicar por qué el universo es tan homogéneo en esas escalas masivas, sino también por qué es plano cuando hay un número infinito de otras posibles de curvaturas.

Mientras que la inflación es un pilar de la cosmología del Big Bang, este se ha mantenido en un marco puramente teórico. Muchos astrónomos no compraron la teoría ya que no podían explicar qué mecanismo físico habría conducido a una expansión masiva, y que sola se detuvo. Los resultados hoy anunciados proporcionan argumentos sólidos en apoyo de la inflación.

El truco está en mirar el CMB donde la “firma de la inflación” se imprime como increíblemente débiles patrones de luz polarizada — algunas de las ondas de luz tienen un plano (sentido) preferido de vibración. Si una onda gravitacional atraviesa el tejido del espacio-tiempo esta apretará el espacio-tiempo en una dirección (volviéndolo más caliente) y lo estirará en otro (volviéndolo más frío). La inflación (expansión) amplificará entonces estas fluctuaciones cuánticas en una señal detectable: los fotones más calientes y por lo tanto más enérgicos será visibles en el CMB, dejando una huella leve de polarización.

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E-modos (lado izquierdo) se ven iguales cuando reflejan en un espejo. Los B-modos (lado derecho) no. Créditos Fotográficos: Nathan Millar

Este efecto creará dos patrones distintos: E-modos y B-modos, que se distinguen basándose en si tienen o no paridad par o impar. En términos más sencillos: los patrones E-modo se ven iguales cuando se reflejan en un espejo, mientras que los patrones de B-modo no.

Los E-modos ya han sido ampliamente detectados y estudiados. Mientras que ambos son el resultado de las ondas gravitatorias primordiales, los E-modos pueden ser producidos a través de múltiples mecanismos mientras que los B-modos sólo pueden ser producidos mediante ondas gravitatorias primordiales. Detectar este último es un diagnóstico limpio — o como los astrónomos están diciendo: “una prueba de evidencia irrefutable” — de la inflación, lo que amplificó las ondas gravitacionales en el universo temprano.

“El patrón arremolinado del modo B es una firma única de ondas gravitacionales debido a que resultan evidentes. Esta es la primera imagen directa de las ondas gravitacionales a través del cielo primordial,”dijo co-líder Kuo Chao-Lin de la Universidad de Stanford, diseñador del detector BICEP2.

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Se muestran aquí son los patrones de polarización de modo B reales proporcionados por el telescopio BICEP2. Créditos Fotográficos: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

El equipo analizó las secciones del cielo que abarcan de uno a cinco grados (2 a 10 veces el tamaño de la luna llena) por más de tres años. Crearon una grilla única de 512 detectores, que operaron conjuntamente a unos congelantes 0,25 grados Kelvin. Esta nueva tecnología les permitió hacer detecciones a una velocidad 10 veces más rápido que antes.

Los resultados son sorprendentemente robustos, con una detección de 5.9 sigma. Para comparación, cuando los físicos de partículas anunciaron el descubrimiento del bosón de Higgs en julio de 2012, tuvieron que llegar a por lo menos un resultado de 5 sigma, o un nivel de confianza del 99,9999%. En este nivel, la posibilidad de que el resultado sea erróneo debido a las fluctuaciones estadísticas del azar es sólo uno en 1 millón. Esas son muy buenas posibilidades.

Mientras que el equipo fue cuidadoso para descartar cualquier error, será crucial para otro equipo comprobar estos resultados. La nave espacial Planck, que ha estado produciendo exquisitas mediciones del CMB, reportarán sus propias conclusiones a finales de este año. Al menos una docena de otros equipos también han estado buscando esta firma.”Este trabajo ofrece nuevas perspectivas en algunas de las preguntas más básicas: ¿Por qué existimos? ¿Cómo el universo comenzó?”, comentó el teórico de Harvard, Avi Loeb. “Estos resultados no son sólo una pistola humeante como prueba de la inflación, estos también nos dicen cuando ocurrió la inflación y cuán poderoso fue el proceso.

“No sólo la inflación tiene éxito al explicar el origen de la estructura cósmica — cómo la red cósmica que se formó de las suaves secuelas del Big Bang — sino que permite predicciones más audaces también.

El modelo parece producir no sólo un universo, sino más bien un conjunto de universos, también conocido como un multiverso. Esta colección de universos no tiene fin ni principio, y continuando aflorando eternamente.

Los resultados de hoy ofrecen una evidencia más fuerte para la “inflación eterna,” que da una nueva perspectiva sobre nuestro desolado lugar en el cosmos. No sólo vivimos en un pequeño planeta orbitando una estrella de cientos de miles de millones, en una galaxia de cientos de miles de millones, sino que nuestro universo entero puede ser una burbuja en un vasto océano cósmico de otros universos.

FUENTE:

http://www.universetoday.com/110360/landmark-discovery-new-results-provide-direct-evidence-for-cosmic-inflation/

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Un pensamiento en “Ondas gravitacionales: resultados proveen evidencia directa de la expansión cósmica

  1. para mi que todos estos cosmólogos que han realizado dicho estudio han demostrado el efecto termoninamico, o mas bien han confirmado que la materia en el universo al inirse por efecto electromagnetico y gravitatorio deforman el espacio y tiempo. Pero, ¿conocen la energía oscura del universo? ¿conocen que es la energía potencial de movimiento? ¿conocen el bing-ban? lo malo de todo es que estos científicos se darán cuenta de que cuando el universo se enfríe y la radiaccion de fondo cósmica desaparezca , el resto de humanos del planeta tierra continuaremos nuestro viaje sin fin, dentro del campo gravitatorio de la vía lactea , hasta que choquemos contra alguna galaxia del cosmos mas alla del actual fondo de microondas y es entonces cuando nuestras estrellas y sus estrellas formaremos una fran galaxia. Pero para entonces estos astrónomos seguirán diciendo idioteces por pura ignorancia.

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