Sabemos que el éxito musical es cuestión de tiempo. Ahora, un gran radiotelescopio en construcción en el interior de Paraíba fue diseñado específicamente para investigar cuál era el sonido de la moda en los primeros días del Universo, poco después del Big Bang, y así ayudar a dilucidar dos de los mayores misterios de la modernidad. ciencia: lo que son la energía oscura y la materia oscura. El llamado Proyecto Bingo tuvo su presentación oficial celebrada este martes (6), fuera del sitio, a través de Internet.
La iniciativa internacional liderada por Brasil cuenta con participantes de China, Reino Unido, Francia, Sudáfrica y Alemania. “Perdemos um tempo considerável em razão da pandemia, mas os instrumentos estão em construção e esperamos entrar na fase de comissionamento do radiotelescópio até o fim de 2022”, disse Elcio Abdalla, coordenador do projeto e pesquisador do Instituto de Física da USP (Universidade de San Pablo).
La iniciativa tiene un costo estimado de entre R $ 15 millones y 20 millones, con recursos de la FAPESP (Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo), del MCTI (Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación), de la Finep (Financiador de Estudios y Proyectos) y el gobierno de Paraíba. Entre las instituciones de investigación brasileñas más involucradas se encuentran la USP, la UFCG (Universidad Federal de Campina Grande) y el Inpe (Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales).
Y el bingo, por supuesto, sigue la tradición de los astrofísicos con lindos acrónimos: es una contracción de las oscilaciones acústicas bariónicas de las observaciones integradas de gases neutrales, o las oscilaciones acústicas bariónicas en las observaciones integradas de gases neutrales. En definitiva, el registro de los signos que dejaron los sonidos ancestrales que fluyeron por el cosmos cuando no era más que un plasma denso, hace más de 13 mil millones de años.
LA BALADA DEL UNIVERSO
Cálmate, no te desesperes porque no entiendes muy bien de qué se trata esta conversación. Analicemos esto, comenzando con Big Bang. Por lo general, se presenta como una gran explosión, pero en realidad se puede visualizar mejor como una gran dilución por expansión. Imagínese que, al principio de todo, hace 13.800 millones de años, toda la materia y la energía del Universo se acumularon en un solo punto. Ese punto luego se infló como un globo, y el contenido cósmico se extendió y adelgazó. En el proceso, se enfrió. Se formaron partículas. Pero aún muy calientes, se movían a velocidades muy altas. La luz, a su vez, no podía avanzar sin chocar con alguna partícula. Los electrones no pueden ser capturados por protones y neutrones, formando núcleos atómicos neutros. Esta masa desorganizada se llama plasma. El sol, por ejemplo, está hecho de plasma: sus núcleos atómicos y sus electrones están demasiado calientes para existir en una forma combinada estable.
Con las leyes físicas conocidas, los científicos pueden describir razonablemente lo que sucedió en este plasma primordial. Primero, no era completamente homogéneo (la física cuántica lo prohibía), lo que significa que era como un bulto lleno de bultos. En segundo lugar, las partículas de luz estaban todo el tiempo tratando de salir (me las imagino gritando “déjame pasar, déjame pasar!”) Mientras chocaban con las partículas de materia circundantes.
No ser homogéneo significaba que había lugares con mayor densidad de bariones (protones y neutrones) que otros. Donde la densidad era mayor, la gravedad ejercía más fuerza hacia adentro, de compresión. Pero los fotones (partículas de luz) continuaron haciendo su esfuerzo por liberarse, una fuerza exterior. La combinación de los dos produjo oscilaciones acústicas. Así es, las ondas sonoras emanaban a través de ese denso plasma primordial. Oscilaciones acústicas de bariones.
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La expansión continuó, la dilución aumentó, hasta que finalmente la luz pudo pasar sin chocar, mientras que los átomos pudieron formarse, combinando de manera estable protones y neutrones con electrones (lo que los cosmólogos llaman la “época de recombinación” de manera algo confusa, ya que estas partículas nunca se habían combinado antes) . Esto sucedió unos 380.000 años después del Big Bang, cuando, se dice poéticamente, el Universo se volvió transparente.
Los primeros fotones en dar su grito de libertad continúan deambulando, habiendo viajado más de 13 mil millones de años y contando. Los detectamos en forma de microondas. Como esta radiación proviene de todos lados, resultado de la expansión del cosmos después del Big Bang, le damos el nombre de radiación cósmica de fondo de microondas.
Imagen de la radiación de fondo de microondas cósmica tomada por el satélite Planck. (Crédito: ESA)
¿Y esas oscilaciones acústicas, que también siguen circulando? No. Recuerda: los sonidos, para propagarse, necesitan materia. El precio de que el Universo se volviera transparente fue también el de ser mudo. Pero en ese entonces, estas ondas inducían cambios en la distribución de la materia en ese plasma primordial, que luego se reflejarían en la organización del cosmos en galaxias, grandes cúmulos de estrellas y gas. Al observar la distribución de la materia en nuestro entorno cósmico más grande, podemos buscar el patrón de oscilaciones acústicas que se produjeron en la fase “opaca” que se produjo justo después de la aparición del Universo.
No es tarea fácil: imagina arrojar cientos de piedras a un lago y, después de que cada una de las ondas circulares generadas se haya superpuesto a las demás en un patrón complejo, tomas una foto e intentas identificar cada una de ellas una a una. Ahora ve más allá e imagina que en el Universo esto estaba sucediendo en tres dimensiones: los círculos en el lago se convirtieron en burbujas, ocurriendo a diferentes profundidades.
A pesar de la dificultad, ya tenemos algunas pruebas bien documentadas de este patrón. Las medidas de la radiación cósmica de fondo nos permiten estimar el tamaño que tenían las burbujas de densidad generadas por las oscilaciones acústicas cuando el Universo se volvió “mudo”, el llamado “horizonte sonoro”. Y, por otro lado, grandes barridos de cielo, como el famoso Sloan Digital Sky Survey (SDSS), permitieron encontrar estos patrones en la distribución de las galaxias, lo que indica que el antiguo horizonte del sonido, en el Universo de hoy, después de miles de millones de años de expansión, tiene un tamaño de unos 500 millones de años luz. Esta es la principal medida que pretende tomar Bingo, pero mirando la distribución del hidrógeno neutro.
EL LUGAR CORRECTO
Los investigadores dirigidos por Elcio Abdalla buscaron en toda Sudamérica, especialmente en Brasil y Uruguay, donde podrían albergar el gran radiotelescopio. Terminaron optando por la Serra da Catarina, en la zona rural de Aguiar, en el interior de Paraíba. Los criterios de elección fueron la geografía local y el aislamiento, que hacen de la región la que sufre menos interferencias de radio generadas por la actividad humana, entre todas las visitadas.
El diseño del radiotelescopio es exclusivo del proyecto, con un reflector principal de 40 metros de diámetro y un reflector secundario de 36 metros, y una torre con 28 cuernos para recibir la señal reflejada desde el espacio. El sistema es fijo, lo que significa que el instrumento no será “apuntado” (como el famoso radiotelescopio de Arecibo, recientemente desactivado en Puerto Rico). En cambio, registrará las observaciones de lo que hay en el cielo y la rotación de la Tierra en sí “señalará”, lo que permitirá a Bingo registrar aproximadamente un octavo de la esfera celeste en sus observaciones.