“A los telescopios del Polo Sur llega luz del universo primitivo casi inalterada”

El astrónomo John Kovac ha estado 24 veces trabajando en el Polo Sur, donde el equipo que dirige tiene instalados unos telescopios que observan la primera luz del universo. “La Antártida es un sitio estupendo para hacer investigación, es lo más parecido en la Tierra a estar en el espacio…”, afirma. Y cuenta que incluso ha pasado todo un invierno allí, en plena noche permanente. Con uno de los telescopios, el Bicep-2, Kovac y sus colegas tomaron unos datos de gran precisión de la luz del cosmos primitivo en la que ellos creyeron haber identificado la firma de ondas gravitacionales primordiales, de cuando había transcurrido una mínima fracción de segundo tras el Big Bang. A las pocas semanas, surgieron dudas sobre esos resultados anunciados a bombo y platillo. Kovac y su equipo habían contado con que el efecto del polvo de la Vía Láctea sobre sus registros sería inferior de lo que es en realidad. Y el fantástico descubrimiento se quedó a la espera de que nuevas observaciones aclaren la situación. Kovac, de 44 años, Profesor de Astronomía y Física de la Universidad de Harvard, habla de su experiencia en el continente blanco, de los nuevos telescopios que están ya funcionando allí y, cómo no, del jarro de agua fría que supuso el año pasado tener que retractarse del colosal descubrimiento anunciado. Este astrónomo estadounidense ha dado una conferencia en Madrid sobre La primera luz, desde los confines de la Tierra, en la Fundación BBVA.

Pregunta: ¿Qué buscan ustedes, los astrónomos, en el Polo Sur?

Respuesta: Es un sitio muy bueno para la astronomía porque es extraordinariamente frío y, por tanto, muy seco, así que la luz que nos llega del universo primitivo está prácticamente inalterada cuando llega a los telescopios. Pero sí, es difícil trabajar allí cuando tienes que estar fuera de la base. Fui la primera vez hace casi 25 años, cuando era un estudiante muy joven. Nuestros telescopios, el Bicep-3 y el conjunto Keck (Keck Array) son los que están ahora operativos, están en la base científica Amundsen Scott, a menos de un kilómetro del Polo Sur, y ahora se manejan fundamentalmente desde el interior del edificio así que apenas hay que salir a la intemperie.

P. ¿Ha estado en la Amundsen-Scott también en invierno o solo en verano?

R. Tuve la suerte de permanecer allí un invierno con el primer telescopio de la radiación de fondo [la primera luz del universo]. Fue hace 20 años y el avión me dejó allí en febrero…. Sabía que no habría otro avión hasta nueve meses después. Vi el sol ponerse y no amaneció hasta seis meses después…. así que viví una espectacular noche de seis meses, algo único. La verdad es que tienes que adaptarte a vivir en esas condiciones extremas y en aquel tiempo teníamos que trabajar fuera de la base constantemente.

P. ¿Los telescopios se operan allí mismo, en la Antártida, o están telecontrolados desde Estados Unidos?

R. Bicep-3, el actual, está mitad dentro del edificio y mitad fuera, así que la mayor parte del trabajo lo haces en mangas de camisa. Te expones a las temperaturas extremas, de 70 grados bajo cero, al ir y volver al edificio de los telescopios desde la base, que está a poco más de un kilómetro, y. normalmente, vas andando porque los equipos de transporte se estropean a menudo, mientras que el cuerpo humano lo soporta si va debidamente vestido. Ahora tenemos a dos personas allí: una para el Bicep-3 y otra para el Keck Array, que son los dos observatorios que operamos. Luego, un equipo grande de personas analiza en el [hemisferio] Norte los datos que nos llegan diariamente por satélite. En la colaboración trabajan unas pocas docenas de personas.

P. ¿Cuánto cuestan esos telescopios?

R. Tienen un coste modesto en comparación con la mayoría de los proyectos científicos porque nuestro equipo no es grande y los telescopios no son caros. El presupuesto de unos pocos millones de dólares en cada fase, financiación que nos llega de la Fundación Nacional para la Ciencia [estadounidense], la Fundación Keck, de las universidades participantes en el proyecto…. Desde luego es mucho más barato que las misiones espaciales, como los telescopios Cobe, WMAP y Planck, que han tenido un coste de cientos de millones de dólares.

P. Esos tres telescopios en el espacio también se dedicaban específicamente a la primera luz [la denominada radiación de fondo de microondas es la luz que fue emitida cuando el universo se hizo transparente, unos 380.000 años después de la explosión inicial, y que ahora se capta en la Tierra en el rango de microondas en todo la bóveda celeste]. ¿Cuál es la ventaja de hacer las observaciones desde la Antártida?

R. Las misiones espaciales son muy caras en comparación con los telescopios instalados en tierra y, además, llevan mucho tiempo de preparación. Una característica de nuestro campo es que la tecnología avanza muy rápidamente y somos capaces de hacer un telescopio el doble de potente que el anterior cada dos años, mejorando la sensibilidad. Los telescopios del Polo Sur ahora tienen miles de microdetectores, mientras que el Planck, que fue diseñado hace más de diez años, tiene solo unas pocas docenas de detectores así que, aunque ha funcionado estupendamente y con la ventaja de estar en el espacio, nuestros telescopios tienen mayor sensibilidad con un presupuesto relativamente modesto porque nuestra tecnología es más moderna.

P. En realidad sus telescopios observan solo un trocito pequeño del cielo, no todo, como los satélites. ¿Es suficiente?

R. Sí, nosotros observamos una región que es aproximadamente el 2% de la bóveda celeste. Pero la señal que buscamos del universo primitivo debe ser igual en todo el cielo, así que elegimos mirar en una región concreta en la que las señales del plano de la galaxia hagan poca interferencia.

P. El descubrimiento que ustedes anunciaron el año pasado de la señal de las ondas gravitacionales primordiales fue un bombazo mundial. Pero al poco tiempo se desinfló cuando se constató que su interpretación de los datos era demasiado atrevida y las supuestas señales fueron cuestionadas. ¿Qué pasó?

R. Llevábamos trabajado muy duro durante muchos años en eso. Con más de cuatro años de datos del telescopio Bicep-2 y su análisis, emergió la señal, una vez que habíamos hecho todo lo posible para descartar lo que nos pudiera dar un falso resultado. En 2014 consideramos que no podíamos retrasarlo más, que teníamos que compartir nuestros datos con la comunidad científica, dar la información que teníamos y la explicación que nos parecía más verosímil. Hay que tener en cuenta que entonces había muy poca información sobre el efecto del polvo de la galaxia en la polarización de la luz en esas regiones del cielo. Todo el mundo en este campo trabajaba con modelos que tenían rangos muy amplios de posibles valores.

P. ¿Y ustedes lo infravaloraron?

R. Nuestros análisis indicaban que la influencia del polvo de la galaxia en las señales que captábamos del cielo no era significativa y, con esos modelos, la interpretación más probable era que teníamos la señal de ondas gravitacionales en el universo inicial. Al anunciarlo, todo el mundo estaba muy emocionado… y nosotros también, claro. Pero sabíamos que los modelos habían de ser confirmados con observaciones directas y que no tendríamos una confirmación de nuestros datos hasta entonces. En la primera mitad del año pasado solo teníamos indicios de los análisis del telescopio Planck. Luego empezamos a trabajar con ellos y, comparando los datos, resultó que la señal del polvo galáctico era mucho mayor de que habíamos considerado.

P. Los de Planck afirman ahora que con los datos de ambos equipos no se confirma esa señal de las ondas gravitacionales, pero tampoco se descarta que pueda estar ahí.

R. Sí, esa es la situación ahora mismo.

P. Ustedes anunciaron los resultados de Bicep-2 en una rueda de prensa, en lugar de seguir el procedimiento habitual en ciencia de someter un artículo con toda la información a la evaluación de expertos.

R. Sí. Publicamos nuestro artículo on line (ArXiv) antes de someterlo al proceso de revisión, y sabíamos que se iba a propagar inmediatamente, que sería una noticia… y queríamos dar la información nosotros mismos tan claramente como fuera posible y para todo el mundo. Por supuesto que preparamos el artículo, pero entre nuestra comunicación de los resultados y su publicación oficial tuvimos indicios de que los modelos sobre el efecto del polvo podrían no ser suficientes y por eso advertimos en artículo ya publicado que hacían falta más datos porque aumentaban las incertidumbres de la interpretación.

P. ¿Se desmoralizó después de ese revés de alcance internacional?

R. No. No fueron semanas fáciles. Pero nosotros somos científicos experimentales y no estamos comprometidos tanto con una interpretación concreta de los datos, si son ondas gravitacionales o no….. Nos contentamos con que nuestros datos sirvan para averiguar la verdad. No nos desmoralizamos porque el camino está más claro ahora que antes y los datos que estamos tomando van a reducir las incertidumbres.

P. La mayoría de los especialistas han criticado las conclusiones apresuradas de Bicep-2 , pero nadie cuestiona la calidad del experimento, de los fantásticos telescopios Bicep.

R. Sí, eso creo.

P. ¿Explique un poco qué es lo que buscan?

R. Los Bicep y el Keck Array miran la luz más antigua del universo, y en ella podemos ver patrones de cómo era el cosmos inmediatamente después de la gran explosión. La imagen que obtenemos, con mucho detalle, concuerda muy bien con el modelo estándar de cosmología, con el Big Bang, pero aporta muchos detalles de las condiciones iniciales.

P. ¿Es como si esas condiciones iniciales hubieran quedado impresas en la luz que ahora captan, 13.800 millones de años después del inicio del universo?

R. Sí. Parte de las condiciones iniciales son las fluctuaciones de densidad que dieron lugar a toda la estructura del universo que vemos a nuestro alrededor. Y lo que vemos en esas fluctuaciones de densidad es que pueden ser consistentes con la predicción de la teoría de la inflación que indica un crecimiento exponencial del universo en sus primeros instantes. La inflación se habría producido en condiciones de altísima energía, muy superior a la que podemos investigar experimentalmente en los aceleradores de partículas. Es un nivel de energía extraordinariamente alto en el que deben confluir la mecánica cuántica y la relatividad general para explicar el origen del universo. Sobre esto debaten los teóricos, y con razón, porque están implicadas preguntas muy profundas. La inflación cósmica es una bella teoría y parece que las observaciones encajan muy bien en ella , pero no podemos decir que la comprendamos completamente o que estemos seguros de que es correcta, así que necesitamos verificaciones de la misma. Una predicción de la teoría es que las fluctuaciones cuánticas producen ondas gravitacionales primordiales y su señal en la luz polarizada es lo que buscamos con nuestros telescopios.

P. El físico teórico Andrei Linde dice que no es cierto, como se dijo el año pasado, que esas ondas gravitacionales supondrían la confirmación de la teoría de la inflación porque ya está más que verificada con múltiples observaciones.

R. Para la mayoría de los teóricos, la inflación es, con mucho, la teoría de mayor éxito sobre las condiciones iniciales del universo. Pero aunque es verdad que hay datos, muchas líneas de evidencia circunstancial, creo, como científico experimental, que si detectamos la señal de las ondas gravitacionales primordiales entonces todo el mundo estará de acuerdo en que sí hubo inflación, mientras que si no las detectamos el debate seguirá abierto.

P. ¿Para cuándo cabe esperar los próximos resultados desde el Polo Sur?

R. Ahora trabajamos con el Bicep-3 y el conjunto Keck. El primero es un telescopio de última generación y el segundo está formado por cinco detectores como Bicep-2. El Bicep-4 estará formado por varios detectores como Bicep-3. Del Keck esperamos tener resultados este mismo año, pero el Bicep-3 esta ahora en la mitad de su vida de observación. Ambos son mucho más potentes que los observatorios anteriores para responder a la pregunta sobre las ondas gravitacionales y creo que pronto tendremos nuevos resultados.