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Llegó el día: QUBIC comenzó a rastrear el origen del Big Bang

/Difusión UNLP/ Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas/


Ayer, luego del acto en el paraje Alto Chorrillos, cerca de San Antonio de los Cobres, en Salta, quedó inaugurado el Observatorio cosmológico QUBIC. Investigadores e investigadoras de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas UNLP son parte, junto con la Comisión Nacional de Energía Atómica, el CONICET y el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación, de impulsar el proyecto.

“Es una emoción muy grande. Este es un proyecto que tiene 15 años de historia y Argentina comenzó a participar en el 2016”, dice, desde Salta, Claudia Scóccola, Doctora en Astronomía, Profesora adjunta de FCAG e investigadora independiente del CONICET; es la referente en Argentina del área de Análisis de Datos y Simulaciones en la colaboración QUBIC. “Ver que el telescopio ya está en la montaña y ya va a empezar a tomar datos del cielo, es un hito. Estoy muy emocionada y contenta como todos los que estábamos ahí y quienes no pudieron ir. Todos estamos muy expectantes de ver qué datos empezaremos a tener del cielo”, agregó Scóccola.

El Observatorio cosmológico QUBIC

QUBIC (Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology), por sus siglas en inglés, está en marcha desde hace quince años. El instrumento estuvo en desarrollo desde 2008 en París, fue construido en 2018 y probado entre 2019 y 2020. Finalmente, el instrumento llegó a Salta en julio de 2021 y estaba siendo probado en una sala de integración especial. Desde ayer, ya en Altos Chorrillos, a casi 5 mil metros sobre el nivel del mar, QUBIC quedó operativo: ahora hay que enfriar el telescopio. “Eso lleva unos días porque hay que llevarlo por debajo del grado Kelvin, a 0.3, una fracción de grado sobre el cero absoluto”, dice Scóccola.

Hay una primera etapa de calibración. Como es una señal muy débil hay que “juntar” mucha luz antes de obtener datos del cielo. Es como cuando sacamos una foto de una estrella muy débil; hay que exponer el telescopio durante mucho tiempo. Acá pasa lo mismo: hay que observar durante mucho tiempo para poder obtener un dato. “Cada una hora vamos a ir haciendo un mapa, pero todos esos mapas se van a tener que sumar, para poder después tener una señal que nos sirva para detectar lo que queremos ver. En total van a ser tres años de observación para poder conseguir la sensibilidad buscada. Durante esos tres años vamos a estar analizando los datos, calibrando y, con objetos alternativos, sacando resultados, aunque el objetivo de QUBIC es medir la polarización del fondo cósmico de radiación para detectar los Modos B.
Vamos a poder medir cualquier señal que esté polarizada en las mismas frecuencias que QUBIC, que son en las bandas de 150 GHz, y cuando esté el instrumento completo, éste va a observar en dos bandas, en 150 y en 220 GHz”, sostiene la Dra. Scóccola.

El equipo de investigadores que trabajará con QUBIC está en todo el mundo; principalmente en Argentina, Italia y Francia, junto con investigadores de Irlanda, Estados Unidos y Reino Unido. Los datos que obtiene se envían por fibra óptica y por internet. Si bien hay operarios que, cada tanto chequean los instrumentos y hacen el mantenimiento, todas las operaciones son remotas. El paraje Altos Chorrillos es un lugar muy inhóspito, a casi 5 mil metros sobre el nivel del mar, hay poco oxígeno y no se puede estar durante mucho tiempo.
El grupo de investigadores de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la UNLP está formado por Martín Gamboa, Belén Costanza, Nahuel Mirón Granese y Claudia Scóccola.

¿Qué se va a poder conocer con QUBIC? Los primeros segundos del Big Bang

El telescopio es un instrumento con un diseño novedoso, destinado a sondear lo que se denomina “la física del universo primordial”, es decir, lo que ocurrió unas pocas fracciones de segundo después del Big Bang, en los primeros instantes del universo. En ese momento ocurrió lo que se denomina inflación, que debe haber dejado sus huellas en la radiación de fondo cósmico en microondas. Pequeñas perturbaciones en el campo eléctrico de dicha radiación, los modos B de polarización podrían ser detectadas por QUBIC y responder así a una de las grandes preguntas de la Cosmología que aún están abiertas: qué sucedió durante los primeros momentos del Universo.

“A través de estos modos de polarización particulares se puede tener información de los primeros instantes del universo, que es el período de la inflación cuando el universo tenía una fracción pequeñísima de segundo (10-32 de segundo) y es la única manera de acceder a esa etapa del universo, una de las cuestiones más importantes de la cosmología actual”, dice Scóccola.

“Los físicos todavía no tenemos pruebas directas de qué ocurrió realmente en esta época. Esto es justamente lo que QUBIC está buscando. Si los modos B primordiales son detectados, serán una prueba directa de la fase de Inflación cósmica del universo, un resultado importante para la Cosmología, con profundas implicancias para la física de partículas. El estudio del patrón de modos B permitirá el estudio de la física fundamental a energías que sería imposible de alcanzar en los próximos siglos”, señalan los miembros del equipo responsable del proyecto.

A pesar de que todas las observaciones hasta ahora son compatibles con la teoría de Inflación, todavía no tenemos pruebas directas de que esta época realmente ocurrió. Ésta es justamente la prueba que QUBIC está buscando. Si la Inflación tuvo lugar, los cálculos muestran que tuvo que haber dejado pequeños rasgos en la forma de ondas gravitacionales primordiales. Éstas a su vez, dejarían su huella en el fondo cósmico de radiación de microondas (1), en forma de un tipo especial de polarización llamado modos B, que ningún otro mecanismo primordial podría producir.

Si los modos B primordiales son detectados, serán una prueba directa de la fase de Inflación, un resultado importante para la Cosmología, con profundas implicancias para la física de partículas. El estudio del patrón de modos B permitirá el estudio de la física fundamental a energías que sería imposible de alcanzar en los próximos siglos.
La búsqueda de los modos B presenta un gran desafío para los astrofísicos. La señal esperada es extremadamente débil, y su detección requiere sensores ultrasensibles y un telescopio excepcionalmente preciso. La señal también está afectada por la presencia de modos B no primordiales (especialmente aquellos producidos por el polvo en nuestra propia galaxia) que debe ser removido.

El tema de los modos B de polarización está en el corazón de la cosmología moderna, como lo ilustra el hecho de que el Premio Grüber de Cosmología fue otorgado este año a tres físicos por su trabajo teórico sobre esta cuestión, uno de ellos Matías Zaldarriaga, es argentino, en estrecho contacto con la colaboración QUBIC.

El acto que inauguró el observatorio estuvo a cargo del ministro de Ciencia, Daniel Filmus; la presidenta del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet), Ana Franchi; la presidenta de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Adriana Serquis; el co-vocero del proyecto QUBIC y director del Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA), Alberto Etchegoyen; y Tecnología de Salta, Matías Cánepa, y representantes científicos de los países europeos que forman parte de la iniciativa Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology (QUBIC).

Fuente: Prensa Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas

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