John Mather, el premio Nobel que confirmó la teoría del Big Bang: "Hay misterios del cosmos que nunca llegaremos a entender"

Los precisos resultados del satélite Cosmic Background Explorer (COBE) sobre la expansión del universo no solo cambiaron la concepción del cosmos, sino que también abrieron nuevas preguntas sobre la formación del universo, incluida la existencia de las misteriosas materia y energía oscuras. Preguntas que, sin embargo, podrían no llegar a resolverse nunca. Así lo afirma el físico estadounidense John Mather, uno los impulsores del proyecto y del certero análisis que realizó junto a George Smoot que llevó a ambos a ser reconocidos con el Premio Nobel de Física en 2006.

Esta tarde, Mather hace una parada en el Museo de la Ciencia y el Cosmos en Tenerife para hablar sobre los misterios de la física en una charla que comenzará a las 18:00 horas. Lo hace tras una larga estancia de casi dos semanas en Canarias que comenzó en La Palma, con su participación en el festival Starmus, y que le ha llevado incluso a ser investido como doctor honoris causa en la Universidad de La Laguna. De su periplo, Mather destaca el entusiasmo de los canarios por hablar de ciencia y el futuro; y la capacidad científica que albergan los observatorios.

Ha pasado varios días en Canarias, primero en La Palma con Starmus y ahora en Tenerife ¿está disfrutando de su estancia?

En Canarias hace un tiempo estupendo, con lugares increíbles y gente maravillosa. La gente es alegre y está deseando hablar de ciencia, las maravillas de la naturaleza y el futuro, así como celebrar los logros que ya hemos alcanzado. 

¿Ha visitado los telescopios en Canarias?

Esta vez no he ido al Roque de Los Muchachos. Pero estuve allí durante el Starmus de 2014. Por aquel entonces visitamos el observatorio pero llovió mucho. Al Observatorio del Teide subimos ayer. La verdad es que es un buen recordatorio de todo lo que podemos hacer desde alta montaña. Por ejemplo, desde allí medimos la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB), lo que resulta fantástico. Además, el equipo estaba funcionando y pudimos verlo moverse. Como curiosidad, descubrimos una foto mía colgada en la pared en la que tenía la misma chaqueta y el mismo sombrero que sigo llevando a todas partes. 

En relación a los experimentos de radiación de fondo de microondas que se realizan en las Islas. ¿Conocía Quijote?

Sí, desde luego que lo conocía. De hecho, creo que ya estaban trabajando en ello cuando yo estuve aquí. Sirve para medir la polarización del fondo cósmico de microondas, ya que estos rastros podrían revelarnos los primeros momentos del universo en expansión o si existen ondas gravitacionales en el universo primigenio. La respuesta sería fundamental para comprender todo lo que aún no sabemos sobre el universo. 

¿Cree que Quijote complementa a los datos tomados con el satélite COBE, proyecto que usted lideró y cuyos resultados le hicieron merecedor del Nobel?

Con el satélite COBE medimos el espectro de la radiación para determinar su brillo en cada longitud de onda. Investigamos de acuerdo a una premisa: saber si el espectro de cuerpo negro era exactamente el remanente de los primeros tiempos del universo. Era exactamente eso. Y lo descubrimos con una precisión de 50 partes por millón, lo cual es un gran logro en sí mismo. Luego, descubrimos que hay puntos calientes y fríos en esa radiación, cosa que hasta entonces desconocíamos. Con esta información creamos un mapa de todo el cielo y comenzamos un proceso para demostrar que había algo que medir en el universo. Inmediatamente después, John Beckman y su equipo lo siguieron para medir y confirmar que algunas de esas manchas eran reales. Luego hubo un experimento llamado Experimento Tenerife, predecesor a Quijote, que publicó mejores resultados. Ambas fueron buenas confirmaciones, porque cuando descubres algo, nunca estás completamente seguro de si es correcto.

¿Diría que los resultados obtenidos en Tenerife, entonces, complementan sus hallazgos?

Sí. así es. Se complementan. Nosotros calculamos los datos de temperatura del fondo cósmico de microondas, pero no es la misma en todas direcciones. La radiación cósmica está un poco polarizada. Por esta razón, los experimentos realizados en Tenerife dan una relevante pista adicional sobre el inicio de los tiempos.

¿Qué pensó cuando le comunicaron que era el ganador de un Premio Nobel?

Pensé que era un reconocimiento al trabajo de nuestro equipo. Lo cierto es que cuando iniciamos el proyecto, mucha gente pensó que os resultados podrían ser lo suficientemente importantes como para ganar un Premio Nobel. Pero uno no sabe de inmediato qué va a encontrar. No sabes si el equipo va a funcionar y ni siquiera si los resultados serían importantes. Pero lo fueron. Como se dijo en la declaración del Nobel, ese fue el comienzo de la cosmología como una ciencia de precisión

Asegura que en la etapa inicial del proyecto ya olía que el hallazgo podría ser importante, ¿pero cuándo se cercioró de ello?

La primera evidencia se obtuvo unas dos semanas después del lanzamiento. Ya teníamos el espectro de la radiación de fondo. Vimos que era como esperábamos. Con esta información podíamos constatar que todas las alternativas a la teoría del universo en expansión del Big Bang eran incorrectas. Por aquel entonces existía una teoría que se volvió muy popular llamada la teoría del estado estacionario (Steady-State Theory). La teoría era la más aceptada hasta que se publicaron los resultados de COBE. Es cierto que algunas personas siguieron creyendo en esto incluso después de publicar nuestros primeros resultados, aún sabiendo que estaban equivocadas. Pero algunas personas son lentas, incluso siendo brillantes. Sin embargo, el verdadero descubrimiento fueron los puntos calientes y fríos del fondo cósmico de microondas. Stephen Hawking dijo que este fue el descubrimiento científico más importante del siglo, si no de todos los tiempos. ¿Por qué? En primer lugar, ahora ya saben cómo era el universo primitivo. Tienes un punto de la historia con el que puedes empezar a descifrar cómo el universo creó galaxias, estrellas, planetas y personas. Eso es parte de nuestra historia. Además, por supuesto, a los científicos nos importan los detalles. A partir del patrón de las manchas hemos conocido la existencia de materia oscura cósmica, energía oscura cósmica, tres tipos de neutrinos y muchas otras cosas. Así, cuando apenas estábamos empezando a publicar los resultados de COBE, se lanzaron dos satélites adicionales: la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), de la NASA, y la misión Planck, un proyecto europeo. Ambos coincidieron con nuestros resultados, pero con mucho más detalle. Gracias a todo esto ahora tenemos un modelo estandar del universo en expansión, aunque aún hay misterios por resolver en él. 

¿Cómo cuales?

Existe algo que llamamos tensión cósmica o tensión de Hubble, donde existen diferentes maneras de medir la tasa o velocidad de expansión y no coinciden del todo. Por ejemplo, hay una forma de calcularlo midiendo la velocidad a la que se alejan de nosotros las galaxias cercanas. Así lo hizo Edwin Hubble en 1929 y estaba muy equivocado sobre la medición real. Pasó el tiempo y aún en 1990, antes del lanzamiento del telescopio espacial Hubble, seguíamos obteniendo dos respuestas diferentes con respecto a la velocidad de expansión del universo. Y una cifra duplicaba a la otra. Cuando lanzamos el Telescopio Espacial Hubble empezamos a detectar cuáles eran dichos errores. Así es como nos percatamos de que ambos métodos estaban algo equivocados. Ahora hemos combinado los datos iniciales con las medidas de radiación del Fondo Cósmico de Microondas y las manchas que encontramos en esa radiación, así como con las estadísticas de la ubicación de todas las galaxias. Es una historia larga y complicada, pero también es el resultado de cientos de personas que trabajan juntas en encontrar una solución. Y después de todo este trabajo, seguimos sin estar de acuerdo, lo cual es una historia fascinante para la ciencia. A día de hoy hay muchas cosas que desconocemos sobre el universo. 

¿Cree que los telescopios o experimentos como el de James Webb, o los futuros experimentos y misiones que se proyectan para las próximas décadas, resolverán todos estos misterios o añadirán más incógnitas?

Bueno, avanzaremos. Algunas cosas probablemente estén fuera de nuestro entendimiento para siempre. Con la materia y la energía oscua, por ejemplo. Tenemos evidencia de que existe, pero no tenemos idea de qué son realmente porque nunca lo predijimos. No existe ninguna teoría que sugiera que deberían estar ahí, o al menos, nada de lo que estemos seguros. Aún no podemos detectarlos en ningún laboratorio. ¿Y qué son? Quizás la naturaleza no nos permite saberlo nunca. Quizás la naturaleza dice: «Bueno, simplemente no te esforzaste lo suficiente, lo descubrirás el año que viene». Así que eso es lo emocionante de ser un científico al borde de un descubrimiento. Y eso nos lleva, por supuesto, a las complejidades de lo que pasará luego. Porque si descubrimos qué es la materia oscura y la energía oscura, entenderemos los fundamentos de las fuerzas del universo, pero en ese momento tendremos que desgranar los detalles de cómo el universo se transforma en galaxias, agujeros negros, estrellas y planetas, todo eso debe resolverse con telescopios. Y es mucho más complicado de lo que jamás podrías imaginar. Es casi tan complicado como la biología. Tenemos al menos un siglo de investigación en astronomía por delante. Cada diez años, en Estados Unidos, elaboramos un extenso informe llamado Encuesta Decenal elaborado por la Academia Nacional de Ciencias. En dicho informe trazan un plan para las cosas importantes e identifican algunos proyectos muy grandes que serían útiles. Y cuando uno se pregunta: «¿Cuánto tardaremos en completar esos proyectos?». Yo diría que se necesita casi un siglo para hacerlo. Pero esto solo significa que los niños de hoy seguirán teniendo cosas maravillosas que investigar en el próximo siglo. 

¿Le entusiasma la construcción de algún telescopio, experimento o proyecto?

Sí, están sucediendo muchas cosas. La NASA está terminando un telescopio llamado Telescopio Espacial Nancy Grace Roman. Es tan grande como el Telescopio Espacial Hubble. Pero abarca mucho más del cielo a la vez y, a la vez, está diseñado para ser un instrumento que busque planetas orbitando otras estrellas. Ahora mismo es muy difícil detectar un planeta alrededor de otra estrella, ya que la luz de esta opaca la de los planetas que es muy tenue. Pero este instrumento cuenta con un coronógrafo que bloquea la luz de las estrellas para que se puedan ver los planetas que orbitan a su alrededor, por lo que es una oportunidad para aprender sobre los planetas que orbitan otras estrellas de forma muy directa. Otro telescopio maravilloso está casi terminado en Sudamérica. Se llama telescopio Vera Rubin. Tiene 8 metros de diámetro y mapeará todo el cielo cada tres noches porque, como sabes, los objetos celestes cambian y se mueven. Con esta información sabremos las diez millones de cosas que cambian cada noche. No tenemos suficientes estudiantes de posgrado para analizar toda esa información. Además, en Europa están construyendo un telescopio en Chile llamado Extremely Large Telescope. Tiene 39 metros de diámetro y es seis veces más grande que el Telescopio Webb. Es enorme y será extraordinariamente potente. Y cuando aprendamos a implementar la óptica adaptativa, será aún más potente.

¿Qué es la óptica adaptativa?

La atmósfera terrestre es muy turbulenta, y esto provoca que las imágenes que se toman desde tierra sean muy borrosas. He estado trabajando en cómo mejorarla. Ya estamos trabajando en una guía de estrellas con láser de socio. La idea es enviar un rayo de luz al cielo para que la atmósfera superior brille un poco y así enfocar el telescopio. Pero nos hemos dado cuenta de que esto no es suficiente. Así que hemos pensado, ¿Y si pusiéramos un satélite que brillara desde arriba con un rayo láser? He estado trabajando en esa idea. Y otra idea aún más audaz es colocar un parasol que proyectara la sombra de una estrella específica sobre el telescopio porque así se podrían ver los planetas porque la luz de las estrellas quedaría bloqueada. Es bastante difícil y aún no sé cómo hacerlo. 

¿Y qué posible hallazgo le resulta más emocionante?

Me parece que el Vera Rubin y otros en los que estamos trabajando para lo que llamamos astronomía multimensajero son los que pueden darnos las mayores sorpresas. Antes nos costaba mucho descubrir cosas que cambian. Los antiguos sabían que los planetas se movían y a día de hoy sabemos que algunas estrellas explotan de vez en cuando. Lo sabemos porque tenemos millones de asteroides que podemos rastrear en el cielo; ondas gravitacionales que provienen de la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones; estallidos de rayos gamma, que reflejan que la explosión de algún elemento cósmico. Estos procesos son, además, el origen de los elementos químicos, como el oro de mi anillo. El Big Bang solo nos dio hidrógeno y helio y los primeros elementos químicos, carbono, oxígeno y nitrógeno, se producen en estrellas como el Sol. Los elementos muy pesados se producen de otras maneras a partir de neutrones y estamos empezando a descifrar esta historia. Así que creo que hay sorpresas maravillosas por descubrir y estamos desarrollando las herramientas. 

Entendiendo que a la ciencia le queda un largo camino para profundizar en estos misterios, ¿qué opina de los recortes en ciencia que prepara Estados Unidos?

Es una buena pregunta y no sé muy bien cómo responderla. Creo que algunos sectores de la nueva administración política estarán muy orgullosos de tener una ciencia maravillosa. Otras partes intentan recortarlo. Así que hay un conflicto entre varios miembros de la administración. Algunos dicen: «Queremos ir a Marte» y otros dicen que no es necesario. Así que esto queda fuera de mi ámbito. Puedo decirles lo maravilloso que será cuando completemos la investigación científica que estamos realizando, pero creo que otras personas tienen que descubrir cómo lograrlo. Estamos en un proceso de gran cambio en Estados Unidos y espero buenos resultados.

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