Por Gaspar Grieco. Imágenes: ITEDA

Hace 13.800 millones de años un gran estallido daba origen al universo. La teoría del Big bang es la más aceptada por la cosmología actual para explicar el inicio del espacio, el tiempo, la energía y la materia. Microsegundos después de aquella explosión del átomo primigenio -que se calcula en 10^-33 segundos- comienza la etapa denominada inflación cósmica, teorizada por los astrofísicos Alan Guth y Andréi Linde en los años 80.

Según la teoría, el primer periodo inflacionario fue muy veloz, energético y denso. En esa etapa, la materia estaba acoplada a la energía y la luz se dispersaba entre los electrones y iones dentro de un mismo plano. Como si todo fuese un sol gigante, donde nada se puede ver. 400 mil años después, ese sol gigante comenzó a expandirse, el universo se volvió transparente y los fotones comenzaron a viajar libremente, dando origen a las primeras estrellas y posteriores planetas y galaxias.

¿Es posible conocer “a ciencia cierta” cómo era el universo hace 13.800 millones de años? Parece imposible, pero la astrofísica puede lograrlo desde la Argentina por medio del Proyecto QUBIC (Q-U Bolometric Interferometer for Cosmology). Se trata de un proyecto de colaboración internacional liderado en el país por la UNSAM y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) que involucra instituciones de Francia, Italia, Reino Unido y Estados Unidos.

Con un enorme telescopio que será instalado a fines de 2021 en el valle de Alto Chorrillo de la Provincia de Salta, los científicos podrán detectar y estudiar la radiación cósmica del fondo de microondas, predicha en 1948 y detectada en 1965. Es decir, las fotones que viajan por el universo desde el inicio de los tiempos. Alberto Etchegoyen, director del Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITEDA) de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la UNSAM, explica: “Con QUBIC lo más importante es estudiar los albores del universo. Fracciones de segundos después del Big Bang, que es la época de inflación universal. Si pudiésemos datar eso, podríamos encontrar las pruebas de la creación del universo”.

Aníbal Gattone, físico y asesor del Vicerrectorado de la UNSAM, resalta la importancia de hacer “ciencia de frontera” desde la Universidad. “Desde la UNSAM estamos orgullosos de que parte de sus investigadores lideren proyectos de colaboración internacional con un gran impacto en la física”, dice y subraya: “Si el experimento resulta exitoso va a abrir la posibilidad de entender un poco mejor qué es lo que pasó al comienzo de todo y hasta podría derivar en la obtención de premios Nobel”.

Único en el mundo

El observatorio estará ubicado en el Valle de Alto Chorrillo cerca de la localidad de San Antonio de los Cobres de la Provincia de Salta. Todo el diseño del sitio que albergará al potente telescopio de microondas fue llevado a cabo por el ITEDA y la CNEA. En abril de 2021 comenzó la construcción de la base de hormigón a la que le sucederá el montaje de la estructura metálica con paredes de chapa con aislamiento térmico. Luego se colocará el criostato para mantener enfriado el instrumento principal, la cúpula superior y todo estará listo para recibir el telescopio a fin de año.

¿Por qué en Salta? “Es muy importante que estos telescopios estén a gran altura y tengan un buen cielo. En la zona de Alto Chorrillo hay mucha menos atenuación y contaminación lumínica que en las ciudades y hay menos humedad. Entonces, se instala ahí por dos razones: porque la comunidad científica internacional conoce nuestro historial de trabajo previo y sabe que nosotros lo podemos llevar adelante y porque las condiciones atmosféricas y de altura son excelentes”, cuenta Etchegoyen.

Beatriz García es astrofísica, vicedirectora del ITEDA y está a cargo del desarrollo del sitio: “La planificación del sitio llevó tres años porque hicimos estudios sobre las condiciones meteorológicas, viajamos varias veces para demarcar la zona y también se va a instalar una torre para comunicación e instrumentos de calibración del telescopio. La obra se inició en abril con el personal de CNEA Córdoba y con personal de ITEDA que también se va a encargar del instalado y mantenimiento del instrumento”.

Es importante tener en cuenta que el instrumento principal y todos los equipos son diseñados y montados específicamente para el Proyecto QUBIC y no hay otra tecnología igual en todo el mundo. El telescopio mide variaciones térmicas espaciales ultrafrías que oscilan en 2,725º kelvin, temperatura a la que se encuentra la radiación de fondo cósmico de microondas. Las pequeñas fluctuaciones de esas temperaturas podrían indicar la presencia de los fotones primitivos que se generaron en la época de la inflación cósmica.

“Estos fotones están viajando desde el inicio de los tiempos, desde el inicio del universo y con esta tecnología los podremos ver. Esta radiación fue detectada en el año 1964 y nosotros queremos estudiarla con un poco más de detalle, con los equipos que diseñamos y se van a alojar en QUBIC”, dice Christian Kristukat, Proyect Mananger del desarrollo en la Argentina.

A diferencia de los telescopios tradicionales, este instrumento no permite que la luz ingrese directo a los detectores, sino que la misma se divide en diferentes haces complementarios que ingresas a detectores ultraprecisos y ultrafríos para poder detectar la polarización Modo-B, que según la astrofísica teórica, es propia de la radiación de fondo de microondas. Este modo de polarización está relacionado con las ondas gravitacionales primordiales. “Necesitamos detectar ese momento en la radiación de fondo cósmico. Si descubrimos el Modo-B, estamos descubriendo que hubo ondas gravitacionales relacionadas con la inflación cósmica”, cuenta García.

Luciano Ferreyro es ingeniero electrónico y doctorando del doble doctorado UNSAM-Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Forma parte del equipo que está desarrollando toda la electrónica asociada al proyecto. Para mejorar la sensibilidad del instrumento, están diseñando un sistema de multiplexación y lectura para los nuevos detectores criogénicos. “Estamos diseñando un nuevo sensor, una nueva electrónica de temperatura ambiente, es una electrónica para un nuevo concepto. Incursionar en esta tecnología abre un montón de puertas y trae un montón de knowhow en electrónica de muy alto desempeño”, dice.

Cuando llegue el instrumento principal a la Argentina será ensamblado y testeado en el Laboratorio de Integración de la CNEA-Salta, construido específicamente para este proyecto. Luego, será trasladado al albergue en Alto Chorrillos.

De Salta al universo

El Proyecto QUBIC estará alojado a 800 metros del futuro Observatorio LLAMA (Large Latin American Millimeter Array), un ambicioso proyecto Argentino-Brasilero del que también participa la UNSAM para observaciones astronómicas en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. Ambos emprendimientos no solo impulsarán la ciencias del espacio a gran escala en la provincia de Salta, sino que también tendrán un impacto económico y turístico para la región y oportunidades laborales para los habitantes de San Antonio de los Cobres.

Estas iniciativas son parte del consorcio “Salta, Ventana al Universo”, que impulsa el Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación en esa provincia para potenciar las capacidades en el campo de la astronomía y la astrofísica.

Además, los científicos y tecnólogos de QUBIC vienen desarrollando actividades de divulgación y educación dando charlas en diversos colegios, eventos y radios de la zona, aunque la pandemia dificultó la logística. “La idea es sumar el paisaje terrestre con el paisaje celeste. Tratamos de transmitir el enorme esfuerzo que está haciendo la Argentina para participar de estos proyectos internacionales y la enorme capacidad que tenemos los argentinos para ser parte de ellos. La gente se sorprende porque no piensa que en el país se hacen proyectos tan grandes como Pierre Auger, ANDES o Qubic”, concluye García.