{"id":133103,"date":"2014-04-28T13:22:34","date_gmt":"2014-04-28T12:22:34","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/?p=133103"},"modified":"2014-07-02T01:52:42","modified_gmt":"2014-07-02T00:52:42","slug":"el-big-bang-el-periodo-inflacionario-y-nuestra-vision-del-universo-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/2014\/04\/28\/133103","title":{"rendered":"El Big Bang, el periodo inflacionario y nuestra visi\u00f3n del Universo"},"content":{"rendered":"<p>&nbsp;<\/p>\n<p><em>El pasado 17 de marzo se hizo p\u00fablica la detecci\u00f3n de las ondas gravitacionales producidas durante el periodo inflacionario de la Gran Explosi\u00f3n que dio lugar a nuestro Universo. Se trata de un descubrimiento fascinante, puesto que por una parte supone una de las evidencia m\u00e1s consistentes de la existencia de ondas gravitacionales, y por otra parte confirma una de las predicciones m\u00e1s concretas de los modelos que explican la formaci\u00f3n del Universo. Este descubrimiento cierra de alguna manera el cambio de paradigma que comenz\u00f3 cuando en el a\u00f1o 1929 Edwin P. Hubble comunic\u00f3 que el Universo se encontraba en expansi\u00f3n, y no era por lo tanto ni eterno ni infinito como se cre\u00eda hasta entonces. <\/em><\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p>En realidad todo comenz\u00f3 hace mucho tiempo, cuando en el proceso de la evoluci\u00f3n el ser humano adquiri\u00f3 consciencia de su existencia. Es esta consciencia la caracter\u00edstica que nos hace \u201chumanos\u201d, y no s\u00f3lo la inteligencia. Y fue esta consciencia la que nos hizo plantearnos las preguntas b\u00e1sicas de nuestra existencia: \u00bfqu\u00e9 somos?, \u00bfde d\u00f3nde venimos?, \u00bfd\u00f3nde estamos? La Humanidad lleva muchos siglos buscando respuestas a estas preguntas, y a medida que la ciencia y la tecnolog\u00eda han ido avanzando hemos podido ir desvelando las propiedades del Universo en que vivimos y nuestro papel en \u00e9l. El desarrollo de la Relatividad General y de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica a comienzos del siglo XX, lo que muchos consideramos el mayor avance en nuestra comprensi\u00f3n de la Naturaleza de toda la historia, nos permiti\u00f3 abordar el estudio del Universo a gran escala, proporcionando una visi\u00f3n cosmol\u00f3gica de nuestro Universo cada vez m\u00e1s completa y detallada.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Hoy en d\u00eda pensamos que el Universo en que habitamos no existe desde \u201csiempre\u201d, sino que se form\u00f3 en un proceso que de manera gr\u00e1fica denominamos la \u201cGran Explosi\u00f3n\u201d o <em>Big Bang<\/em>, que tuvo lugar hace algo menos de 14.000 millones de a\u00f1os. Durante este tiempo, las sucesivas generaciones de estrellas s\u00f3lo han consumido aproximadamente un 9% del hidr\u00f3geno primordial que se cre\u00f3 en los primeros instantes, por lo que podemos considerar que nos encontramos en un Universo todav\u00eda relativamente joven. Aplicando las leyes de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica y de la Gravedad podemos reproducir con sorprendente nivel de detalle la evoluci\u00f3n de las condiciones f\u00edsicas del Universo desde su formaci\u00f3n.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>As\u00ed, todo parece indicar que en los primeros instantes de la Gran Explosi\u00f3n, concretamente a los 10<sup>-37<\/sup> segundos, el incipiente Universo sufri\u00f3 un proceso extraordinariamente r\u00e1pido (10<sup>-32<\/sup> segundos) de expansi\u00f3n, multiplicando su tama\u00f1o por 13 \u00f3rdenes de magnitud (b\u00e1sicamente, pas\u00f3 de una escala similar al di\u00e1metro de un prot\u00f3n a la de una pelota de golf). Esta expansi\u00f3n s\u00fabita se conoce como la etapa inflacionaria en la formaci\u00f3n del Universo, y es un fen\u00f3meno que los f\u00edsicos te\u00f3ricos predijeron para poder explicar las propiedades del Universo tal y como lo podemos observar en la actualidad.<\/p>\n<figure id=\"attachment_133083\" aria-describedby=\"caption-attachment-133083\" style=\"width: 417px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/History-of-the-Universe-BICEP2_lr.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-133083  \" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/History-of-the-Universe-BICEP2_lr.jpg\" alt=\"\" width=\"417\" height=\"323\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/History-of-the-Universe-BICEP2_lr.jpg 994w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/History-of-the-Universe-BICEP2_lr-300x231.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 417px) 100vw, 417px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-133083\" class=\"wp-caption-text\">Diagrama que muestra el proceso de expansi\u00f3n del Universo desde sus or\u00edgenes. La inflaci\u00f3n tuvo lugar durante un tiempo extremadamente corto, pero aument\u00f3 en 13 \u00f3rdenes de magnitud la escala del universo (fuente: colaboraci\u00f3n BICEP2).<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><em><br \/>\n<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>En los siguientes 380.000 a\u00f1os el Universo continu\u00f3 su expansi\u00f3n, aunque a un ritmo mucho m\u00e1s modesto. Esta expansi\u00f3n llev\u00f3 aparejada un enfriamiento del medio, hasta que a los 380.000 a\u00f1os la temperatura baj\u00f3 lo suficiente como para que la materia pudiera condensarse en forma de part\u00edculas estables, formando protones y electrones que se combinar\u00edan para dar lugar a un 99% de hidr\u00f3geno, un 1% de helio, y trazas de algunos otros elementos como el Litio (s\u00ed, parte del Litio de las bater\u00edas de nuestros m\u00f3viles se form\u00f3 en aquellas primeras etapas convulsas del Universo). A partir de ese momento la interacci\u00f3n entre la materia y los fotones disminuy\u00f3 lo suficiente como para que el medio se hiciera transparente, de manera que los fotones emitidos en aquel instante pueden ser observados a\u00fan hoy en d\u00eda formando la denominada radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo. Fue precisamente el descubrimiento de esta radiaci\u00f3n en los a\u00f1os 60 del siglo XX, con propiedades muy similares a las predichas, lo que dio el apoyo definitivo a las teor\u00edas cosmol\u00f3gicas del <em>Big Bang<\/em>.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_133084\" aria-describedby=\"caption-attachment-133084\" style=\"width: 430px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/planck-cmb_lr.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-133084  \" title=\"planck-cmb_lr\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/planck-cmb_lr.jpg\" alt=\"\" width=\"430\" height=\"215\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/planck-cmb_lr.jpg 1024w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/planck-cmb_lr-300x150.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 430px) 100vw, 430px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-133084\" class=\"wp-caption-text\">Fluctuaciones en temperatura de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, medidas por el observatorio Planck de la ESA. La amplitud es de s\u00f3lo \u00b1300 millon\u00e9simas de grado. Las regiones m\u00e1s calientes eran m\u00e1s densas, y alrededor de ellas se fueron condensando los c\u00famulos y superc\u00famulos de galaxias que podemos observar hoy en d\u00eda (fuente: ESA).<\/figcaption><\/figure>\n<p><em><br \/>\n<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>La inflaci\u00f3n s\u00fabita amplific\u00f3 enormemente las fluctuaciones cu\u00e1nticas del incipiente Universo, dando lugar a regiones ligeramente m\u00e1s densas, y por lo tanto m\u00e1s calientes, y regiones algo m\u00e1s vac\u00edas y fr\u00edas. Estas fluctuaciones de densidad\/temperatura se descubrieron hace unos 20 a\u00f1os en los mapas de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, con una amplitud de \u00b1300 millon\u00e9simas de grado, y constituyeron la semilla a partir de la cual se condensaron las grandes estructuras c\u00f3smicas que hoy conocemos (c\u00famulos, superc\u00famulos, filamentos intergal\u00e1cticos\u2026.). Pero los cosm\u00f3logos hab\u00edan predicho que el proceso inflacionario deber\u00eda haber generado una potente emisi\u00f3n de ondas gravitacionales. Estas ondas se fueron diluyendo con el paso del tiempo, de manera que hoy en d\u00eda son imperceptibles. Pero a la edad de 380.000 a\u00f1os, cuando se form\u00f3 la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, todav\u00eda eran suficientemente intensas como para alterar la estructura del espacio-tiempo a su paso. La Relatividad General nos ense\u00f1a que la luz sigue siendo trayectorias geod\u00e9sicas del espacio-tiempo. En las proximidades de objetos masivos estas geod\u00e9sicas se curvan, haciendo que la luz se desv\u00ede. Las ondas gravitacionales producidas durante la inflaci\u00f3n produjeron un cierto \u201cretorcimiento\u201d de la estructura del espacio tiempo, que hizo que la luz se viera afectada adquiriendo un tipo de polarizaci\u00f3n muy espec\u00edfico, denominado Modo B. El efecto en las observaciones se detectar\u00eda con una amplitud mucho m\u00e1s peque\u00f1a que la de las fluctuaciones de densidad, de s\u00f3lo unas d\u00e9cimas de millon\u00e9sima de grado.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_133085\" aria-describedby=\"caption-attachment-133085\" style=\"width: 441px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/1.14876_BICEP-2-sunset__BICEP2_lr.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-133085 \" title=\"1.14876_BICEP-2-sunset__BICEP2_lr\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/1.14876_BICEP-2-sunset__BICEP2_lr.jpg\" alt=\"\" width=\"441\" height=\"295\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/1.14876_BICEP-2-sunset__BICEP2_lr.jpg 630w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/1.14876_BICEP-2-sunset__BICEP2_lr-300x200.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 441px) 100vw, 441px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-133085\" class=\"wp-caption-text\">Telescopio BICEP2 en el Polo Sur. En segundo plano se puede ver el telescopio SPT (fuente: colaboraci\u00f3n BICEP2).<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Un efecto tan sutil parec\u00eda imposible de detectar. Pero en Ciencia se aplica a la perfecci\u00f3n el lema \u201cNunca digas nunca jam\u00e1s\u201d. Ante grandes retos siempre hay grandes ideas para superarlos. As\u00ed, instalando su telescopio en pleno Polo Sur, en unas condiciones inhumanas ciertamente parecidas a las del espacio exterior, John Kovac (<em>Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics &#8211; CfA<\/em>, Cambridge, Massachusetts) y su equipo han logrado medir esta polarizaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, con unas propiedades compatibles con las predicciones te\u00f3ricas. El resultado es ciertamente fascinante: no s\u00f3lo somos capaces de ver c\u00f3mo era el Universo al terminar la Gran Explosi\u00f3n, cuando tan s\u00f3lo contaba con 380.000 a\u00f1os de edad, sino que podemos detectar incluso los efectos de las ondas gravitacionales producidas durante la explosi\u00f3n en s\u00ed misma. En estos momentos cient\u00edficos de todo el mundo se afanan en repetir las observaciones con otros instrumentos, a fin de comprobar los resultados. Las propiedades de estas ondas gravitacionales nos permitir\u00e1n caracterizar las condiciones del Universo naciente, como su contenido total de energ\u00eda, algo b\u00e1sico para entender c\u00f3mo evolucionar\u00e1 en el futuro y para tratar de encontrar una respuesta a otra de las grandes inc\u00f3gnitas de la actualidad: la naturaleza de la denominada Energ\u00eda Oscura. Esta energ\u00eda Oscura, de naturaleza repulsiva, es responsable de la aceleraci\u00f3n del ritmo de expansi\u00f3n del Universo en los \u00faltimos 5.000 millones de a\u00f1os, pero a\u00fan no sabemos apenas nada de ella.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_133086\" aria-describedby=\"caption-attachment-133086\" style=\"width: 430px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/b_over_b_rect_BICEP2-lr.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-133086  \" title=\"b_over_b_rect_BICEP2-lr\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/b_over_b_rect_BICEP2-lr.jpg\" alt=\"\" width=\"430\" height=\"246\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/b_over_b_rect_BICEP2-lr.jpg 1024w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/b_over_b_rect_BICEP2-lr-300x171.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 430px) 100vw, 430px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-133086\" class=\"wp-caption-text\">Mapa de polarizaci\u00f3n en modo B de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo. La amplitud de las fluctuaciones es de s\u00f3lo \u00b10.3 millon\u00e9simas de grado. La escala de color indica el sentido de la polarizaci\u00f3n, mientras que los segmentos marcan su intensidad y orientaci\u00f3n (fuente: colaboraci\u00f3n BICEP2).<\/figcaption><\/figure>\n<p><em><br \/>\n<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_133087\" aria-describedby=\"caption-attachment-133087\" style=\"width: 455px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/bicep-measurements.png\"><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-133087  \" title=\"bicep-measurements\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/bicep-measurements.png\" alt=\"\" width=\"455\" height=\"343\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/bicep-measurements.png 813w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/files\/2014\/04\/bicep-measurements-300x225.png 300w\" sizes=\"(max-width: 455px) 100vw, 455px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-133087\" class=\"wp-caption-text\">Espectro de potencias de polarizaci\u00f3n en modo B de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo. Como se puede ver, los experimentos anteriores no alcanzaron la sensibilidad precisa para su detecci\u00f3n. La se\u00f1al medida por BICEP2 es perfectamente compatible con la esperada para las ondas gravitacionales producidas durante el periodo inflacionario (l\u00ednea roja), con un par\u00e1metro r pr\u00f3ximo a 0.2. r mide la relaci\u00f3n entre las fluctuaciones asociadas a ondas gravitacionales y las debidas a ondas de densidad (fuente: colaboraci\u00f3n BICEP2).<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Si bien hemos encontrado que el Universo no es infinito, la curiosidad humana sin embargo no parece tener l\u00edmites. Poco a poco vamos avanzando en encontrar respuesta a las preguntas fundamentales, y los horizontes que nos abren las nuevas tecnolog\u00edas nos permitir\u00e1n llegar cada vez un poco m\u00e1s lejos, un paso m\u00e1s all\u00e1, hasta que logremos descifrar el misterio de nuestros or\u00edgenes.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>J. Miguel Mas Hesse<\/p>\n<p>Centro de Astrobiolog\u00eda (CSIC-INTA)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Enlaces:<\/p>\n<ul>\n<li>P\u00e1gina del proyecto BICEP2: http:\/\/bicepkeck.org\/index.html<\/li>\n<li>Noticia y video explicativo en Nature.com: http:\/\/www.nature.com\/news\/telescope-captures-view-of-gravitational-waves-1.14876<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>&nbsp; El pasado 17 de marzo se hizo p\u00fablica la detecci\u00f3n de las ondas gravitacionales producidas durante el periodo inflacionario de la Gran Explosi\u00f3n que dio lugar a nuestro Universo. Se trata de un descubrimiento fascinante, puesto que por una parte supone una de las evidencia m\u00e1s consistentes de la existencia de ondas gravitacionales, y por otra parte confirma una de las predicciones m\u00e1s concretas de los modelos que explican la formaci\u00f3n del Universo. Este descubrimiento cierra de alguna manera el cambio de paradigma que comenz\u00f3 cuando en el a\u00f1o 1929 Edwin P. 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