La Radiación Cósmica de Fondo de Microondas (CMB por sus siglas en Inglés) sobre el Monte Erebus en la Antártica. En esta figura fantástica se vislumbra la CMB detrás del sitio de preparación del lanzamiento del BOOMERANG. Las imágenes del BOOMERANG del universo primigenio han sido superpuestas sobre el firmamento para mostrar de que tamaño aparecerían las fluctuaciones en una cámara de 35 mm sensible a la luz de microondas. El color de las imágenes CMB ha sido modificado para que combine estéticamente con el resto de la figura. Las imágenes CMB y la fotografía del pre-lanzamiento están disponibles por separado [Más imágenes].

Un equipo internacional de cosmólogos han entregado las primeras imágenes detalladas del universo en su infancia. Las imágenes revelan la estructura que existió en el universo cuando tenía una fracción pequeña de su edad actual y cuando era 1000 veces más pequeño y más caliente de lo que es hoy. El análisis detallado está mostrando una luz en algunos de los misterios más sobresalientes de la cosmología -- la naturaleza de la materia y energía que dominan el espacio intergaláctico y si el espacio es “curvo” o “plano”.

El proyecto Observaciones en Globo de la Radiación Extra-galáctica Milimétrica y Geofísica (BOOMERANG por sus siglas en Inglés), obtuvo las imágenes utilizando un telescopio extremamente sensible, suspendido de un globo que circunnavegó la Antártida a finales de 1998. El globo condujo el telescopio a una altura de aproximadamente 120000 pies (37 km) durante 10 días y medio. Los resultados serán publicados en la edición de Nature de Abril 27.|

Actualmente el universo está lleno de galaxias y cúmulos de galaxias, pero hace 12 ó 15 mil millones de años, después del Big Bang (la Gran Explosión), el universo era muy uniforme, increíblemente caliente y denso. El intenso calor que tenía el universo embrionario, hoy todavía se puede detectar como una incandescencia tenue de la radiación de fondo de microondas, visible en todas las direcciones. Esta radiación es conocida como la Radiación Cósmica de Microondas (CMB). Dado que la CMB fue inicialmente descubierta en 1965 por un telescopio ubicado en tierra, los científicos han tratado ansiosamente de obtener imágenes de alta resolución de esta radiación. El satélite Explorador de la Radiación Cósmica de Fondo (Cosmic Background Explorer) de la NASA descubrió inicialmente en 1991, la evidencia de estructuras o de variaciones espaciales, en la radiación cósmica de fondo de microondas.

Las imágenes del BOOMERANG son las primeras en dar un enfoque nítido a la radiación cósmica de fondo de microondas. Estas imágenes revelan cientos de regiones complejas visibles como variaciones pequeñas - - generalmente como 100 millonésimas de grados Celsius (0.0001º C) -- de temperatura de la CMB. Los modelos complejos visibles en las imágenes, confirman las predicciones de los modelos que podrían resultar por ondas de sonido viajando a través del universo primigenio, creando las estructuras que evolucionaron a lo que son hoy los cúmulos gigantes y los supercúmulos de las galaxias.

Una imagen del universo primitivo tomada por el telescopio BOOMERANG durante un período de 10 días en Diciembre de 1998 – Enero de 1999. Las enormes estructuras en el universo primigenio que son invisibles al ojo desnudo, aparecen cuando se observan utilizando un telescopio sensible a la luz de ondas milimétricas. Esta es una parte de una imagen más grande que cubre aproximadamente 1800 grados cuadrados del firmamento austral. Para tener una idea de la escala, se muestra el tamaño aparente de la luna en el extremo inferior derecho de la figura. [Más imágenes]

“Las estructuras en estas imágenes son más antiguas que la primera estrella o galaxia del universo”, dijo el líder del equipo de los Estados Unidos Andrew Lange del Instituto Tecnológico de California, Pasadena. “Es un triunfo increíble de la cosmología moderna haber predicho sus formas básicas con tanta exactitud”.

Al observar el tamaño característico de las manchas calientes y frías en las imágenes del BOOMERANG, se puede determinar la geometría del espacio. Las simulaciones cosmológicas predicen que si nuestro universo tiene geometría plana (la que se aplica en la geometría del bachillerato), las imágenes del BOOMERANG serán dominadas por manchas calientes y frías de un tamaño de alrededor de 1 grado (parte central inferior). Si por otro lado, la geometría del espacio fuera curva, la desviación de la luz debida a esta curvatura del espacio, distorsionaría las imágenes. Si el universo fuera cerrado, en el que las líneas paralelas convergen, luego las imágenes sería magnificadas por esta curvatura y las estructuras aparecerían mayores de un grado en el firmamento (parte inferior izquierda). Por el contrario, si el universo fuera abierto, en el cual las líneas paralelas divergen, luego las estructuras en las imágenes aparecerían más pequeñas (parte inferior derecha). Una comparación con la imagen del BOOMERANG (parte superior) indica que el espacio es casi plano.

El líder del equipo Italiano, Paolo de Bernardis, de la Universidad de Roma La Sapienza, agregó: “Es realmente emocionante poder ver algunas de las estructuras fundamentales del universo en su estado embrionario. La luz que hemos detectado, procedente de ellas, ha viajado por todo el universo antes de llegar a nosotros, y podemos distinguirla perfectamente de la luz generada en nuestra propia galaxia”.

Las imágenes del BOOMERANG cubren aproximadamente el 3 por ciento del firmamento. El análisis del equipo sobre el tamaño de las estructuras en la radiación cósmica de fondo de microondas, han producido hasta la fecha, las medidas más precisas de la geometría del espacio-tiempo; indicando fuertemente que la geometría del universo es plana, no es curva. Este resultado concuerda con la predicción fundamental de la teoría “inflacionaria” del universo. Esta teoría tiene la hipótesis que el universo entero creció procedente de una región subatómica durante un período de expansión violenta que ocurrió en una fracción de segundo después del Big Bang. La enorme expansión podría haber estirado la geometría del espacio, hasta llegar a ser plana.

El telescopio BOOMERANG cuando era preparado para su lanzamiento. Con el Monte Erebus como telón de fondo, el personal de NASA/NSBF infla el globo de un millón de m3 (28 millones de pies cúbicos) que transportará el telescopio BOOMERANG en el viaje de 10 días alrededor del continente Antártico. Para poder obtener sus medidas exquisitamente sensibles, el BOOMERANG es elevado por encima del 99% de la atmósfera hasta una altura de 35 km (120000 pies). La luz continua del sol y las corrientes de aire estables sobre la Antártica, posibilitan los vuelos estratosféricos largos de globo con una duración de 10 a 20 días. Este lanzamiento fue precedido por 2 meses de ensamble en la estación de Investigación de McMurdo y un lustro de desarrollo y construcción por parte de un equipo internacional de investigadores [Más imágenes]

La Instalación Nacional para Globos Científicos (National Scientific Balloon Facility) de la NASA, utilizó instrumentos de navegación para volar el globo de helio gigante que transportó los instrumentos por la parte superior de la atmósfera terrestre. La Fundación Nacional de Ciencia (NSF) que suministra el apoyo logístico para todas las operaciones científicas de los Estados Unidos en la Antártica, facilitó el lanzamiento cerca de la estación McMurdo y la recuperación de la carga útil después del vuelo. La luz solar constante y los vientos prevalecientes a grandes alturas en la Antártica, fueron esenciales para mantener un vuelo estable de larga duración del globo, para el proyecto BOOMERANG. El globo, con un volumen de 28 millones de pies cúbicos (800000 metros cúbicos), transportó el telescopio de dos toneladas por 5000 millas (8000 km) y aterrizó a 31 millas (50 km) de su sitio de lanzamiento.

Los 36 miembros son de 16 universidades y organizaciones del Canadá, Italia, Reino Unido y los Estados Unidos. El apoyo principal para el proyecto BOOMERANG proviene de la NSF y de la NASA en los Estados Unidos, de la Agencia Espacial Italiana, del programa Italiano de Investigación Antártica, de la Universidad de Roma La Sapienza en Italia y del Particle Physics and Astronomy Research Council (Concejo de Investigaciones en Astronomía y Física de Partículas) en el Reino Unido. El Departamento de Energía, del National Energy Research Scientific Computing Center (Centro de Cómputo Científico de Investigación Energética Nacional) suministró el apoyo de supercomputadoras en los Estados Unidos.