En marzo de 2014, miembros del experimento BICEP2 anunciaron la observación de modos B en la polarización del CMB, lo que indicaría señales claras a favor del modelo inflacionario así como también otra evidencia indirecta de ondas gravitacionales en las etapas tempranas del Universo. Este anuncio fue recibido con júbilo ya que correspondía a un gran descubrimiento en cosmología. Al mismo tiempo se llamó a la calma y a esperar la confirmación de la observación por un experimento independiente. Con el pasar de las semanas quedó claro que los análisis de BICEP2 fueron muy cuidadosos y sólidos, sin embargo apareció una sombra que puso en duda el resultado: el polvo.

Como se explica en el post anterior, diferentes tipos de telescopios tienen ventajas y desventajas: un telescopio espacial puede observar todo el cielo pero con baja resolución; en cambio un telescopio terrestre posee alta resolución pero observa sólo una región del cielo, es por esto que telescopios espaciales y terrestres se complementan. Una de las posibles fuentes de error en la medición de la polarización del CMB es la contaminación producida por el polvo en la galaxia. Para determinar esta contaminación es necesario estudiar el CMB a diferentes frecuencias, es decir, hay que “escuchar” las diversas estaciones de radio del Universo.

BICEP2 es un telescopio terrestre, por lo que sólo puede observar cierta región del cielo. Además, BICEP2 posee otra limitación: sus instrumentos están diseñados para ser muy sensibles pero sólo a una determinada frecuencia, es como tener una radio que sólo permite sintonizar tu estación radial favorita. Este detalle ha sido considerado el punto débil de BICEP2 ya que al desconocer la contaminación debido al polvo galáctico, fue necesario asumir ciertos modelos de este polvo.

Al contrario, el telescopio a bordo del satélite Planck puede observar todo el cielo y en diversas frecuencias, es equivalente a una radio que puede sintonizar diferentes estaciones radiales. Hoy Planck ha hecho público (recién fue enviado para su revisión) su estudio del polvo galáctico a diferentes frecuencias. En el rango de interés para comparar con BICEP2, Planck ha encontrado que la contaminación de polvo es mayor a la estimada hasta ahora.

El gráfico abajo está adaptado del paper para mostrar los detalles de interés: la línea negra muestra el resultado obtenido por BICEP2, y las regiones en celeste muestran la contaminación debido al polvo galáctico, donde la altura de cada región indica su incerteza. Puede verse que la incerteza en la contaminación del polvo encierra completamente la línea de BICEP2, por lo tanto en el escenario más pesimista la señal observada por BICEP2 podría ser sólamente polvo.

El gráfico claramente muestra que según las mediciones de Planck, la señal observada por BICEP2 es consistente con el polvo galáctico.

Observaciones:

No, estos nuevos resultados no han demostrado que el resultado de BICEP2 es erróneo, sin embargo muestran que las estimaciones usadas para cuantificar una de las principales fuentes de error fueron subestimadas.

A pesar de que muchos medios ya han declarado la muerte del resultado de BICEP2, existe la remota posibilidad de que el polvo esté escondiendo una señal real de los modos B en el fondo cósmico, por lo que sentenciar a BICEP2 es todavía algo prematuro.

Sí, la probabilidad de que la interpretación del resultado original sea correcto es baja, las nuevas observaciones de Planck son bastante sólidas y muestran que el equipo de BICEP2 fue algo optimista con sus estimaciones. Si hoy hubiese que apostar, la mayoría de los cosmólogos pondrían su dinero en favor de que la señal de BICEP2 era polvo en vez de huellas de ondas gravitacionales del Universo temprano.

La palabra final la tienen los datos por lo que ambos equipos, BICEP2 y Planck, se han unido para obtener un resultado combinado, el que probablemete aclarará la situación. Se espera que estos resultados sean anunciados en noviembre próximo.

Alguien me preguntó si de confirmarse que todo se debe al polvo, ¿es esto bueno o malo para la ciencia? La respuesta es que no es bueno ni malo, ya que este proceso es ciencia, así funciona: alguien observa algo, otro intenta confirmarlo; si no se confirma entonces la comunidad científica no lo adopta como real. Sin embargo, incluso en estos escenarios en los que un descubrimiento es refutado se aprende algo nuevo. Por ejemplo, ahora las observaciones de Planck permiten determinar las regiones del cielo con menos polvo y por lo tanto las que ofrecen mejores condiciones para buscar los famosos modos B.

Sería una lástima que la señal de BICEP2 sea sólamente polvo, sin embargo esto no significaría que los científicos de BICEP2 hicieron mal su trabajo, simplemente hicieron lo que podían con la información disponible entonces, aunque el anuncio fue quizás algo prematuro. Si se trata de hacer un juicio sólo se puede felicitar a ambos equipos BICEP2 y Planck por una nueva lección de cómo se hace ciencia. Muchos quisieran creer que hemos observado modos B en la polarización del CMB, pero en ciencia uno no quiere creer, uno quiere saber.

Actualización (30 Sep 2014): tuve la oportunidad de pedirle a Andrei Linde su opinión acerca de este resultado en “Visita a DESY…”

Actualización: BICEP2+Planck: no hay evidencia de ondas gravitatorias primordiales (todavía) (30 Ene 2015)

