Los modos B de BICEP2 se publican en Physical Review Letters

Dibujo20140620 bicep2 b signal - physical review letters

Physical Review Letters (PRL) publica artículos cortos (letters) con menos de 4 páginas (o menos de 3500 palabras), pero hay excepciones, “extraordinary Letters,” cuando la importancia del resultado lo merece. La colaboración BICEP2 ha publicado en PRL un artículo de 25 páginas. El editor principal, Robert Garisto, nos aclara que “readers will note that its length and style differ significantly from the PRL norm.

El artículo (de acceso gratuito) es P. A. R. Ade et al. (BICEP2 Collaboration), “Detection of B-Mode Polarization at Degree Angular Scales by BICEP2,” Phys. Rev. Lett. 112: 241101, 19 Jun 2014; Robert Galisto, “Editorial: Signals from the Dawn of Time?,” PRL 112, 19 Jun 2014; Lawrence M. Krauss, “Viewpoint: Peering Back to the Beginning of Time,” Physics 7: 64, 19 Jun 2014; David Lindley, “Focus: Theorists Weigh in on BICEP2,” Physics 7: 65, 19 Jun 2014.

Según el editor, la razón de la publicación es “the singular potential importance of this work.” Además, afirma que si se confirma la detección de los modos B primordiales, el resultado será “an important milestone in the history of cosmology.” Obviamente, PRL quiere subir su índice de impacto publicando artículos cuyo nicho natural sería Nature Physics (o incluso Nature o Science). Hay que recordar que el artículo de BICEP2 ha sido citado más de 250 veces en ArXiv en menos de cuatro meses.

¿No explica el polvo galáctico el resultado de BICEP2? Como era de esperar, el editor aclara que podría ser que el resultado observado tenga su origen en la polarización del polvo galáctico. Por ello el artículo incluye al final una nota aclarando que “more data are clearly required to resolve the situation.” Sin embargo, se mantiene en el resumen (abstract) que se excluye la hipótesis nula con “más de cinco sigmas” de confianza estadística y que los modelos de polvo galáctico disponibles en la literatura indican que contribuye entre el 5% y el 10% de la señal observada. Aunque también se indica que no se puede excluir que el polvo explique gran parte de dicha señal.

Por cierto, Jean-Loup Puget, miembro de la colaboración Planck, ESA, experto en el análisis de polvo como fondo de ruido para la polarización del fondo cósmico de microondas, ha afirmado en una conferencia en Moscú que en cinco semanas se publicarán nuevos resultados del telescopio espacial Planck sobre este tema. En concreto, se presentará un estudio promedio de la cantidad de polvo fuera del plano galáctico, de gran interés para la estimación de la cantidad de polvo en la ventana de observación de BICEP2. Nos lo cuenta Ron Cowen, “Gravitational-wave team admits findings could amount to dust,” Nature, News, 20 Jun 2014.

Dibujo20140610 black cloud b68 - eso pr photo

Esta imagen APOD parece mostrar un “agujero” en el cielo estrellado. Esta nube de polvo y gas molecular absorbe la luz visible emitida por las estrellas de fondo. La nebulosa oscura Barnard 68 está en la constelación Ophiuchus (Ofiuco). Fuera del plano de nuestra galaxia se cree que hay grandes burbujas y anillos de polvo interestelar, tan oscuros que no podemos ver su luz, resultado de pasadas explosiones de supernovas y quizás incluso de sucesos de canibalismo galáctico (la interacción de nuestra galaxia con las galaxias enanas de su entorno).

Regiones tan vacías (en apariencia) de polvo interestelar como la ventana de observación del telescopio BICEP2 podrían estar contaminadas por microondas polarizadas emitidas por estas nubes de polvo. No lo sabemos con seguridad. Estas nubes de polvo tienen granos esféricos (que no emiten luz polarizada) y granos alargados (que pueden emitir luz polarizada). Para que emitan luz polarizada es necesario que estas nubes de polvo estén sometidas a fuertes campos magnéticos que alineen los granos de polvo con forma alargada todos en la misma dirección y que los calienten a temperaturas entre 30 y 50 K. Como resultado emitirán radiación de microondas polarizada con un pico alrededor de 400 GHz. La “cola” de esta emisión polarizada podría ser significativa entre 100 y 200 GHz (donde BICEP2 ha observado modos B). Hay mucha incertidumbre teórica en esta cuestión, cuya resolución requiere observaciones experimentales.

A frecuencias de interés cosmológico, en la búsqueda de modos B, la emisión térmica del polvo es de muy baja intensidad, pero podría no ser despreciable, siendo la mayor fuente de ruido para las medidas de la polarización de la luz del fondo cósmico de microondas. Los interesados en más detalles disfrutarán de Bruce T. Draine, “Interstellar dust grains,” Annu. Rev. Astron. Astrophys. 41: 241–289, 2003 [PDF gratis]; arXiv:astro-ph/0304489. Del mismo autor, pero con más detalles, recomiendo “Astrophysics of Dust in Cold Clouds,” The Cold Universe: Saas-Fee Advanced Course 32, Springer-Verlag, 2003; arXiv:astro-ph/0304488.

Dibujo20140610 bicep2 vs dust foregrounds - flauger et al 2014

El artículo de BICEP2 en PRL incluye una nota final (página 22) sobre la controversia de la emisión de luz polarizada por el polvo interestelar en nuestra galaxia. Recuerdan que los modelos teóricos que utilizaron en su análisis para estimar la fracción de polarización debida al polvo predecían sólo un 4%, aunque los nuevos datos de Planck a 353 GHz parecen indicar que esta predicción era muy optimista y la fracción podría subir hasta un 20%. Sin embargo, también recuerdan que los artículos que realizan esta afirmación usan extrapolaciones teóricas y hasta que no haya nuevos datos experimentales (como los que publicará Planck próximamente) no se puede afirmar que toda la señal observada sea debida al polvo.

Los nuevos datos sobre la polarización en el fondo cósmico de microondas y sobre la fracción debida al polvo se publicarán en los próximos meses (por Planck, Keck Array y otros). En menos de un año tendremos mejores estimaciones teóricas del efecto del polvo sobre los modos B observados por BICEP2, estimaciones basadas en datos experimentales, pero debemos ser cautos. No habrá medidas experimentales directas del efecto del polvo en la polarización en la ventana de BICEP2 hasta dentro de un par de años (como pronto). La teoría ayudará a aclarar la situación, pero la resolución definitiva tardará en llegar. En un lustro ya nadie se acordará de estas dificultades.

En ciencia las prisas nunca son buena consejera. La ciencia es sinónimo de paciencia.


1 Comentario

Participa Suscríbete

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>