Buscant la fotografia del nostre naixement

Com ja hem parlat en vàries ocasions en aquest blog, l’astronomia va de mirar al passat.

La informació que ens arriba del cosmos ha estat viatjant, normalment en forma de llum, durant centenars o milers de milions d’anys, de forma que ens mostra cóm eren els objectes observats en el moment en el que varen emetre aquesta llum.

Així, telescopis més potents ens permeten no ja mirar més lluny, sinó veure el passat més remot. Actualment, s’han arribat a veure galàxies que varen existir quan l’univers tenia només uns centenars de milions d’anys de vida.

La importància que té el fet de poder veure el passat és, com ja us podeu imaginar, enorme. Ens permet anar donant resposta a enigmes cosmològics sobre la infantesa de l’univers, com ara la formació de les primeres galàxies o, fins i tot, de les primeres estrelles.

Però... fins on podem arribar? Seria possible poder arribar a veure el propi naixement de l’univers?

Això seria realment fantàstic. Seria com veure a càmera lenta els primers instants de tot plegat, parant la imatge, rebobinant, i estudiant en detall el Big Bang.

Tot i que, en pura teoria, es podria, existeix, malauradament, una limitació que sembla insalvable.

Quan l’univers va néixer, ara fa uns 13.700 milions d’anys, la matèria que el composava era un plasma super-dens i super-calent de protons i electrons. Els fotons creats durant el Big Bang (que són els components de la radiació electromagnètica i, per tant, de la llum) eren constantment absorbits i rebotats per aquest material, esborrant així qualsevol informació útil. L’univers era opac a la llum, a la radiació.

Aproximadament després de 380.000 anys, l’univers s’havia expandit el suficient com per a refredar la matèria, de forma que protons i electrons es varen poder aparellar, formant així àtoms d’hidrogen. Sense protons ni electrons, tot d’una, els fotons existents en aquell moment varen quedar lliures per a poder viatjar, disseminant-se al llarg del jove univers.

Aquests fotons, aquesta radiació, va ser descoberta per dos americans l’any 1964, i es coneix com la Radiació Còsmica de Microones (CMB en anglès). És brutal. És el crit del jove univers, que ara “escoltem” milers de milions d’anys després.

La barrera dels 380.000 anys sembla, doncs, insuperable.  Voler anar més enrere significa enfrontar-se al fet que la llum (o, en general, la radiació electromagnètica), que és el nostre principal emissari, és inservible abans dels 380.000 anys. Qualsevol informació que hi pogués haver va ser esborrada. Tot i lo extraordinari que serà arribar a la franja dels 380.000 (serà com veure cóm era l’univers quan tenia sols el 0,003% de l’edat actual) sembla que no podrem anar més enrere.

O si?

Veiem quins altres emissaris tenim. Emissaris que ens puguin dir cóm era l’univers quan ells varen néixer.

En el món de les partícules, i si descartem a la llum, que ja hem vist que quedaria limitada, no sembla que tinguem gaires opcions, excepte els fantasmagòrics neutrins. Aquestes partícules diabòliques travessen planetes sencers sense ni tan sols immutar-se. Tenen tan poca massa que passen a través de la matèria sense xocar contra els àtoms que la formen. Per tant, detectar-los és complicadíssim.

Tot i això, de tant en quan, a algun neutrí se li acut col·lisionar contra un àtom, un esdeveniment ben rar. 

Existeixen detectors, soterrats en mines profundes, capaços de detectar aquests moments tan especials. El problema és que en l’univers actual es generen enormes quantitats de neutrins. El nostre Sol, per exemple, n’allibera bilions a cada segon. Us podeu imaginar la densitat de neutrins que circulen per l’espai, mesclats amb els primers neutrins, aquells que es van crear en el naixement de l’univers. Si ja és difícil detectar-ne un, imagineu la complexitat de, a més, discernir si aquell neutrí és un autèntic “primer neutrí”, i la baixíssima probabilitat que així sigui.

No, no sembla que els neutrins ens hagin de solucionar el dilema.

Què ens queda? De partícules, res de res, ja que totes les demés varen ser creades bastant després del Big Bang, i totes elles han patit conversions i combinacions que les han fet oblidar el que podien haver vist quan varen néixer.

La relativitat d’Einstein ens dóna una esperança. Una possibilitat fascinant i, de moment, teòrica.

Segons la relativitat general, la gravetat deforma l’espai (en realitat, deforma l’espai-temps, però a efectes d’aquest article, simplificarem i només pensarem en l’espai).

Imagineu-vos que l’espai és com un teixit flexible, que es troba estirat. A sobre, hi dipositem una bola pesada, i aquesta deforma el teixit, generant com una vall, una depressió en la que la bola s’enfonsa. 

Aquesta deformació de l’espai seria l’efecte de la gravetat de la bola, i explicaria el perquè un altre objecte que passi suficientment a prop de la deformació és atret i desviat del seu recorregut.

Doncs bé, la teoria, que de moment no ha fallat cap de les seves prediccions, i algunes són realment extremes, us ho asseguro, diu que objectes molt massius que es moguin violentament deformaran tan fortament l’espai que es generaran ones, similars a les que podem veure en un llac, que es propagaran per l’espai. Seria com un terratrèmol, les ones movent-se en totes les direccions.

Aquestes ones s’anomenen ones gravitatòries, i el Big Bang en devia generar d’enormes. Les ones, afeblides després de milers de milions d’anys, estarien encara sacsejant tot l’univers, nosaltres inclosos. El seu efecte, però, seria pràcticament imperceptible.

Però que siguin pràcticament imperceptibles no és el mateix que impossibles de detectar. I això és el que ja s’està intentant fer.

Els detectors, simplificant molt, funcionen enviant feixos de llum làser, en diferents direccions, cap a miralls llunyans, de forma que quan tornin a l’origen la seva llum s’anul·li entre sí, produint foscor.

Si a una ona gravitatòria li passa pel cap creuar per allà, les distàncies entre els làsers quedaran afectades, i en l’origen no s’anul·laran exactament, cosa que es podrà detectar en forma de llum.

Abans no surtis corrent, deixant aquest article a mig llegir per alinear els teus làsers, a la captura d’una ona gravitatòria, seria convenient que et fessis una idea de què va aquesta cacera. Els tremolors de l’espai que estem buscant, les ones, provocarien desviacions equivalents a... la mida d’un protó! I això emprant làsers de més de 1.000 quilòmetres de distància!

Els detectors del futur immediat estaran, òbviament, a l’espai, ja que la superfície d’un planeta que vibra i es mou no sembla ser el millor lloc per a instal·lar una cosa d’aquestes. I tindran recorreguts de làsers de milions de quilòmetres, per tal d’augmentar la seva sensibilitat.

Mesurar desviacions de l’ordre d'un protó! Sembla ciència ficció, però l’objectiu bé val la pena. 

Ni més ni menys que poder veure el nostre naixement.