Las preguntas más importantes

El fondo cósmico de microondas es la luz que aún viaja por el universo desde los primeros momentos posteriores al Big Bang. Debido a que transporta información sobre el nacimiento del universo, los científicos han construido instrumentos increíblemente complejos para mapear esta luz desde naves espaciales y desde la Tierra, tanto en la meseta chilena de Atacama como en la estación NSF Polo Sur.

Pero necesitamos construir una nueva generación de telescopios para responder a las preguntas más importantes, como si nuestro universo comenzó con un estallido de expansión en los albores de los tiempos, conocido como inflación, que se habría expandido mediante pequeñas fluctuaciones de la mecánica cuántica hasta el origen. . semillas de toda la estructura del universo actual.

CMB-S4 involucraría telescopios distribuidos en dos sitios: un telescopio grande y nueve más pequeños en la Antártida, y dos telescopios grandes en las montañas de Chile. Cada sitio juega un papel esencial en el logro de los objetivos científicos del proyecto.

Los telescopios chilenos llevarían a cabo un vasto estudio del cielo, tratando de capturar una imagen más completa y precisa del fondo cósmico de microondas y, a través de esto, ayudarnos a comprender la evolución y distribución de la materia en el universo. El proyecto también puede buscar evidencia de partículas de luz “relictas” que, según muchas teorías, pudieron haber existido en el universo primitivo. Se espera que CMB-S4 proporcione pistas sobre la naturaleza de la misteriosa materia conocida como materia oscura, así como sobre la energía oscura esto acelera la expansión del universo.

Mientras tanto, los telescopios de la Estación NSF del Polo Sur observarían una porción más pequeña del cielo con gran profundidad y detalle sostenido. “El Polo Sur es el único lugar que permite a un telescopio observar un punto en el cielo de forma continua, porque es en el polo donde gira el resto de la Tierra”, explicó Jeff Zivick, subdirector de proyecto del CMB-S4.

Esto permitiría a los telescopios buscar evidencia de lo que se llaman ondas gravitacionales primordiales: las ondas en el espacio-tiempo que se habrían creado si el universo realmente hubiera explotado desde un espacio mucho más pequeño que una sola partícula subatómica. Estas ondas interactuarían con el fondo cósmico de microondas, creando una firma distinta pero extremadamente débil.

Éste es un objetivo ambicioso. “En muchos sentidos, la teoría de la inflación parece buena, pero la mayor parte de la evidencia experimental es algo circunstancial”, dijo Jim Strait, físico del Laboratorio de Berkeley y director del proyecto CMB-S4. “El descubrimiento de ondas gravitacionales primordiales sería lo que algunos han llamado ‘prueba irrefutable’ de la inflación”.

Las ondas gravitacionales primordiales también serían una evidencia para vincular la fuerza de gravedad con las leyes de la mecánica cuántica. Se ha demostrado la insuficiencia entre las dos teorías, una que se aplica a las escalas más grandes del universo y la otra a las más pequeñas. ha atormentado a los científicos durante décadas.