Las ondas gravitacionales del universo temprano siguen siendo esquivos

La escala de colores en esta imagen de la misión Planck representa la emisión de polvo, un componente menor pero crucial que impregna nuestra galaxia Vía Láctea. La textura indica la orientación del campo magnético galáctico. Se basa en las mediciones de la dirección de la luz polarizada emitida por el polvo. Créditos Fotográficos: ESA/Planck colaboración

 

Un análisis conjunto de datos de la misión espacial Planck y el experimento terrestre que bicep2 no ha encontrado ninguna evidencia concluyente de las ondas gravitacionales desde el nacimiento de nuestro universo, a pesar de informes anteriores de la detección de una posible. La colaboración entre los equipos se ha traducido en el conocimiento más preciso aún de lo que las señales de los antiguos ondas gravitatorias debería parecerse, ayudando a futuras búsquedas.

Planck es una misión de la Agencia Espacial Europea con aportes significativos de la NASA. BICEP2 y su hermana proyecto, la matriz Keck, están basados en el polo sur y financiado por la National Science Foundation, también con aportes de la NASA.

"Analizando ambos conjuntos de datos, conseguimos una foto más definitiva de lo que pudimos con cualquier conjunto de datos solo," dijo Charles Lawrence, el científico del proyecto estadounidense de Planck en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California. "El análisis conjunto demuestra que gran parte de la señal detectada por BICEP2/Keck viene de polvo en la Vía Láctea, pero no podemos descartar una señal de ondas gravitacionales en un nivel bajo. Este es un buen ejemplo de cómo se hace progreso en la ciencia, un paso a la vez".

Planck y bíceps/Keck fueron diseñados para medir la radiación reliquia emitida desde nuestro universo poco después de su nacimiento hace 13.800 millones de años. Una extraordinaria fuente de información sobre la historia del universo se encuentra en esta radiación "fósil", llamada fondo cósmico de microondas (CMB). Planck había mapeado del CMB sobre el cielo entero desde el espacio, mientras que BICEP2/Keck se centró en un pedazo de cielo nítido sobre el polo sur.

 

En marzo de 2014, los astrónomos presentan datos intrigantes de los experimentos BICEP2/Keck, encontrando lo que parecía ser una posible señal de nuestro universo cuando apenas nació. Si la señal fuera de hecho del cosmos temprano, entonces habría confirmado la presencia de ondas gravitacionales antiguas. Se presume que estas ondas fueron generadas por un período de crecimiento en nuestro universo, llamado inflación, lo que ocurrió cuando el universo tenía sólo un minúsculo de una fracción de un segundo explosivo y muy rápido.

Específicamente, los experimentos de bíceps/Keck encontraron evidencia de un patrón "rizado" de polarizado llamados B-modos de luz. Estos patrones habría sido impresos en la luz CMB como las ondas gravitacionales ligeramente exprimida y estira al tejido del espacio. Polarización describe una característica particular de la luz. Generalmente, los campos eléctricos y magnéticos llevados por luz vibran igualmente a todas las orientaciones, pero cuando ellos vibran preferencial en cierta dirección, la luz está polarizada.

"El patrón de polarización swirly, reportado por BICEP2, se vio también claramente con nuevos datos de la matriz Keck,", dijo Jamie Bock del Instituto de tecnología de California en Pasadena y el JPL, un miembro de la BICEP2/Keck y equipos de Planck.

"En busca de este registro único del universo muy temprano es tan difícil como es emocionante, ya que esta señal sutil está escondida en la polarización del CMB, que en sí misma solamente representa sólo un débil pocos por ciento de la luz total," dijo Jan Tauber, científico del proyecto de la Agencia Espacial Europea para Planck.

 

Uno de los aspectos más difíciles de identificar de los modos B primordiales es separándolos de aquellos que se pueden generar mucho más cercano a nosotros por el polvo interestelar en nuestra galaxia Vía Láctea.

La vía láctea está impregnada por una mezcla de gas y polvo brillante en frecuencias similares a las de la CMB, y esta emisión más cercana, o primer plano, afecta a la observación de la luz cósmica más antigua. Análisis de datos muy cuidado es necesario separar la emisión del primer plano de la de la CMB.

"Cuando detectamos primero esta señal en nuestros datos, nos apoyamos en los modelos para la emisión de polvo galáctico que estaban disponibles en el momento," dijo John Kovac, un co-investigador principal de la colaboración de BICEP2/Keck de la Universidad de Harvard, Cambridge, Massachusetts. "Estos parecían indicar que la región del cielo elegido para nuestras observaciones era relativamente carente de polvo".

El BICEP2/Keck experimentos los datos recogidos en una frecuencia de microondas solo, por lo que es difícil separar las emisiones provenientes del polvo en la Vía Láctea y el CMB. Por otro lado, Planck observó el cielo en microondas y submilimétrica en nueve canales de frecuencia, siete de los cuales también estaban equipados con detectores sensibles a la polarización. Algunas de estas frecuencias fueron elegidos para realizar mediciones de polvo en la Vía Láctea. Por análisis cuidadoso, estos datos de múltiples frecuencias pueden utilizarse para separar las diversas contribuciones de las emisiones.

Los equipos de Planck y BICEP2/Keck unieron fuerzas, combinatoria del satélite espacial para tratar pone en primer plano mediante observaciones en varias frecuencias, con la mayor sensibilidad de los experimentos terrestres en zonas limitadas del cielo.

 

"El ruido de los instrumentos limita cuán profundamente podemos buscar una señal de inflación", dijo Bock. "BICEP2/Keck mide el cielo en una longitud de onda. Para responder a cuánto de la señal viene de la galaxia, utilizamos medidas de Planck en múltiples longitudes de onda. Conseguimos un gran impulso mediante la combinación de BICEP2/Keck y mediciones de Planck juntas, los mejores datos disponibles actualmente."

Los resultados finales mostraron que la mayor parte de la señal original BICEP2/Keck B-modo, pero no necesariamente todo, podía ser explicada por el polvo en nuestra Vía Láctea. En cuanto a signos de período inflacionario del universo, la pregunta sigue abierta.

El conjunto Planck/bíceps/Keck estudio establece un alto límite sobre la cantidad de ondas gravitatorias de la inflación, que podría haberse generado en el momento pero a un nivel demasiado bajo para ser confirmada por el presente análisis.

"El nuevo límite superior en la señal debido a las ondas gravitacionales coincide con el límite superior que obtuvimos anteriormente con Planck utilizando las fluctuaciones de la temperatura de la CMB. La señal de ondas gravitacionales todavía podría estar allí, y la búsqueda es definitivamente, dijo Brendan Crill, miembro de la BICEP2 y Planck equipos de JPL.

Un documento sobre las conclusiones todavía está bajo revisión.

La NASA y el JPL desarrollaron tecnología detector para el Bíceps y el Keck Array experimentos, así como el telescopio espacial Planck. JPL es administrado por Caltech para la NASA.

 

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"Courtesy NASA/JPL-Caltech."

 

Traducción: El Quelonio Volador