Como parte de una serie que explora las nuevas y audaces fronteras de la ciencia, conversamos con Yabebal Fantaye, experto en cosmología del Instituto Africano de Ciencias Matemáticas, para averiguar por qué dedicó su investigación a buscar anomalías en la radiación cósmica de fondo (de microondas) del universo.
¿Cuál es el gran problema que intenta resolver?
He estado tratando de encontrar indicios observacionales que puedan ayudarnos a entender el proceso físico que dio forma a la fase inicial del universo en el Big Bang, así como la naturaleza de la energía oscura, una fuente escurridiza de una fuerza similar a la antigravedad que actúa a escala cosmológica, una escala mucho mayor que la de muchas galaxias juntas. La presencia de la energía oscura se confirmó hace dos décadas mediante experimentos que demostraron que el universo no solo se expande —algo que se sabe desde las observaciones de Edwin Hubble a finales de la década de 1920—, sino que también se acelera. Para que se acelere a escala cosmológica, una fuerza de naturaleza antigravitatoria debe imponerse a la fuerza gravitatoria dominante.
. En la física estándar no existe tal fuente; de ahí el nombre de energía oscura.
¿Cuál es la gran idea que intenta utilizar para resolverlo?
Investigar las anomalías en la radiación cósmica de fondo de microondas. La radiación cósmica de fondo de microondas es la luz electromagnética más antigua; es una radiación que inició su recorrido con alta energía cuando el universo tenía apenas unos 400.000 años y luego se extendió hasta la región de las microondas, de baja energía, debido a la expansión cosmológica del universo. Esta radiación llena todo el universo y establece la temperatura mínima del espacio vacío, ¡que es de apenas 2,7 kelvin!
Desde su primer descubrimiento fortuito en 1965, los datos de la radiación cósmica de fondo de microondas nos han proporcionado la mayor parte de lo que sabemos sobre el universo. El experimento en el que participé, la misión del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, cartografió la radiación cósmica de fondo de microondas con una sensibilidad sin precedentes y nos proporcionó abundante información sobre el Big Bang, lo que consolidó una vez más el modelo cosmológico estándar, según el cual el universo tiene unos 13.800 millones de años. Sin embargo, observaciones anteriores de los datos de la radiación cósmica de fondo de microondas realizadas por el satélite WMAP de la NASA indicaron la presencia de anomalías que no podían explicarse con el modelo estándar. Dado que muchas de las grandes revoluciones de la física, incluida la relatividad general y la física cuántica, surgieron de los esfuerzos por explicar y entender las inconsistencias y anomalías de los modelos aceptados, me interesó seguir investigándolas.
¿Cuál ha sido la parte más difícil o desafiante del recorrido?
Las anomalías solo resultan apasionantes si se descartan las fluctuaciones estadísticas y los errores sistemáticos como posibles causas. Descartar la hipótesis de los errores sistemáticos es fácil: basta con demostrar que la misma anomalía aparece en dos experimentos independientes que observan el mismo proceso. Ese fue nuestro caso: los satélites WMAP y Planck son experimentos independientes, con diseños de observación e instrumentos completamente distintos. Lo difícil es demostrar que las anomalías no se deben a fluctuaciones estadísticas, sino que están relacionadas con una física desconocida, lo que abre una oportunidad para aprender algo nuevo.
¿Cuál es el hecho más sorprendente que la gente desconoce?
La conexión entre la cosmología y la física de partículas. El mecanismo del Big Bang implica que cuanto mayor es la escala que se explora —una escala tan grande como el universo entero—, más se acerca uno a su origen, que está más gobernado por dinámicas estudiadas por los físicos de partículas: las de la escala muy pequeña. Esto se debe a que el universo surgió de un volumen pequeño cuyo comportamiento está dictado por el mundo cuántico.
