El telescopio BICEP2, en el Polo Sur, diseñado para observar en el fondo cósmico de microondas las señales de la ondas gravitacionales producidas por la inflación, ha observado por primera vez un modo-B primordial. La señal observada a 3 sigmas implica que el parámetro inflacionario r es no nulo (r>0) con 7 sigmas; en concreto, su valor es r=0,20 ± 0,07.
Este parámetro teórico mide el cociente entre los modos tensoriales y los escalares en la polarización del fondo cósmico de microondas (CMB).
El nuevo resultado es la primera prueba directa de la inflación cósmica. Cuando el telescopio espacial Planck confirme este resultado en junio, se colocará la alfombra roja para un premio Nobel a la inflación cósmica en 2015 (o 2016). El artículo técnico es BICEP2 Collab., “BICEP2 I: Detection of B-mode polarization at degree angular scales,” arXiv:1403.3985 [astro-ph.CO], 17 Mar 2014.
BICEP2 ha observado tanto modos-E como modos-B en los mapas de polarización del CMB con multipolos entre 50 < ℓ < 120. El modo-B observado tiene una relación señal/ruido bastante alta (s/n > 2 para el modo ℓ ≈ 70). El CMB está polarizado con una amplitud muy pequeña (unos pocos μK). La polarización está dominada por los modos-E cuyo espectro tiene un pico en la escala angular de 0,2 grados, es decir, mutipolos ℓ ≈ 1000. Fueron detectados por primera vez en 2002. En los modos-E se observan un tipo de modos-B debido a los efectos de lente gravitatoria cuya amplitud es 100 veces menor, pero que también se observan a ℓ ≈ 1000 (fueron detectados el año pasado por SPT y por POLARBEAR). Los modos-B de origen primordial se deben al efecto de las ondas gravitacionales producidas durante la inflación y se encuentran alrededor de ℓ ≈ 80.
Información divulgativa en este blog sobre modos-B: “El fondo cósmico de ondas gravitatorias y su detección gracias a la polarización de la radiación del fondo cósmico de microondas,” LCMF 21 May 2010, “La inflación cósmica y las anisotropías en la polarización del fondo cósmico de microondas,” LCMF 14 Oct 2010, y “Por primera vez se detecta un modo B de polarización en el fondo cósmico de microondas,” LCMF 23 Jul 2013.
BICEP2 ha observado por primera vez un modo-B primordial, la primera observación directa de la inflación cósmica. Gracias a ello se ha adelantado a los telescopios terrestres ABS, ACTpol y CLASS, a los globos sonda EBEX, SPIDER y PIPER, y al telescopio espacial Planck de la ESA. Sin lugar a dudas, en los próximos meses, todos estos experimentos confirmarán los resultados de BICEP2 (confirmar algo es más fácil que observarlo por primera vez porque se va “a tiro fijo”).
BICEP1 tomó datos entre 2006-2008 y su sucesor BICEP2 ha tomado datos entre 2010 y 2012. BICEP2 estudia el CMB a una frecuencia de 150 GHz (el telescopio Planck lo estudia a 9 frecuencias, incluyendo 100, 143 y 217 GHz). La región de cielo observada por BICEP2, centrada en una ascensión recta de 0h y una declinación −57,5º; esta región es pequeña, declinaciones entre −55º y −60º, y ha sido muestreada a 21 declinaciones.
El espectro de modos-B observado muestra una señal exactamente donde el modelo ΛCDM predice que debe ser observada. El análisis detallado de la señal observada descarta que la fuente sea un error sistemático (instrumental) o el ruido debido a fuentes galácticas (polvo). Sin embargo, el valor observado para el parámetro es mucho más alto de lo esperado. Debido a ello, se puede afirmar que el modo-B observado a 5,2 sigmas implica una prueba de la inflación cósmica sólo a unas 2 sigmas. Por lo que lo importante con este nuevo descubrimiento es que anticipa que el año 2014 será el año de los modos-B.
Algo importante que hay que tener en cuenta es que para estimar los parámetros cosmológicos a partir de los datos de BICEP2 hay que combinarlos con los obtenidos por Planck, WMAP (su mapa de polarización pues el de Planck no está publicado) y highL (es decir, ACT y SPT que tienen mayor resolución angular que Planck). BICEP2 se ha adelantado a Planck, que publicará sus datos de polarización en junio, pero no habrá confirmación definitiva hasta entonces. Planck combinado con highL redescubrirá los modos B primordiales con toda seguridad, logrará un error mucho más bajo que BICEP2 y una mayor confianza estadística en la inflación cósmica.
Esta figura el telescopio BICEP2 que está colocado en el Polo Sur junto a SPT, como muestra la figura de abajo.
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