El futuro de la astronomía se construye en el hemisferio Sur

A 4980 metros de altura, en el corazón de la cordillera de los Andes, un nuevo observatorio rastrea el cielo. Como un Pac-Man metálico que abre su boca orientada a las estrellas, su cúpula se retrae lentamente en el noroeste argentino. Es entonces cuando asoma el imponente instrumento del proyecto QUBIC, un enorme cilindro de aluminio gris que pesa 800 kilogramos.

La última joya de la astronomía, localizada en una zona conocida como Alto Chorrillos, no escudriña galaxias, coloridas nebulosas o distantes exoplanetas. Lo suyo es una misión de "arqueología cósmica": apunta su mirada hacia las profundidades del universo para dar con la tan ansiada y largamente buscada evidencia de que el cosmos experimentó, en los primeros instantes después del Big Bang, una expansión acelerada y tumultuosa conocida como inflación.

Entre cumbres ancestrales que parecen hacerle cosquillas al cielo, el flamante edificio del instrumento QUBIC se erige imponente. Sin embargo, no se encuentra solo. En los últimos años, esta región de la provincia argentina de Salta se ha vuelto atractiva para consorcios internacionales que buscan las mejores condiciones con las que intentar responder las preguntas fundamentales de la cosmología.

A 800 metros de este lugar dominado por el silencio, obreros aclimatados a las extremas condiciones de la altura que afectan a los sentidos, construyen los cimientos en los que se levantará el radiotelescopio argentino-brasileño LLAMA (Large Latin American Millimiter Array). Con su antena de 12 metros de diámetro y un peso de 120 toneladas, funcionará como una gran oreja y desde la puna salteña cazará agujeros negros supermasivos, moléculas en nebulosas, discos proto-planetarios y a la más extraña "fauna" espacial.

Incluso, la zona –de caminos serpenteantes y rodeada por una extensa soledad e incontables cerros multicolores sin nombre– es una fuerte candidata para la instalación de otra iniciativa científica: el Observatorio de Rayos Gamma de Campo Amplio del Sur (SWGO).

"Hace unas semanas sus representantes visitaron el sitio", reconoce a SINC la astrónoma argentina Beatriz García, quien aspira "a que esta zona de la cordillera de los Andes se convierta en las próximas décadas en un polo astronómico, como sucede al norte de Chile donde se congregan observatorios como ALMA, Paranal, La Silla, Gemini y APEX, entre otros".

'Salta, ventana al universo' es el eslogan de esta provincia argentina, donde sus gobernantes y ciudadanía saben que estos proyectos millonarios son más que catedrales científicas

De hecho, "Salta, ventana al universo" es el eslogan de la provincia, donde sus gobernantes y ciudadanía saben que estos proyectos millonarios son más que catedrales científicas. Se trata también de emprendimientos culturales que impulsan el crecimiento económico, social y turístico de una región. "Cuando llegamos hace 15 años a San Antonio de los Cobres, la ciudad más cercana y estación [de salida] del Tren de las Nubes, no había ni mueblerías ni ferreterías", dice García, vicedirectora del Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas (ITEDA), "y ahora hay hosterías, cajeros automáticos y hasta existe el compromiso de construir una planta de energía solar".

Condiciones más optimas para la observación

Entre las razones por las que resulta tan atractiva esta región, figuran, además del apoyo local, la altura, la claridad del cielo, la temperatura (entre los -15 y los 25 °C), el contenido de vapor de agua, la ausencia de contaminación lumínica, la accesibilidad, las comunicaciones y la cercanía de un centro urbano.

Gracias a estos factores y al precedente de la instalación y mantenimiento del Observatorio Pierre Auger en la provincia de Mendoza, donde 500 científicos argentinos y europeos estudian desde hace 14 años rayos cósmicos de altas energías, la candidatura argentina resultó rápidamente como la ganadora cuando el país sudamericano se presentó en 2016 para ser sede del proyecto QUBIC (acrónimo de Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology, o bien Q&U Interferómetro Bolométrico para Cosmología).

Inicialmente, esta colaboración científica, nacida en 2008 e impulsada por investigadores de Francia, Italia, Reino Unido, Estados Unidos e Irlanda, tenía planeada la instalación del observatorio en otras latitudes del hemisferio Sur: en la Antártida, cerca de la base franco-italiana Concordia. Pero las dificultades logísticas y de acceso obligaron a buscar un nuevo hogar para un instrumento único en su tipo, de 1,20 metros de alto por unos 80 centímetros de diámetro, que se integró en 2018 en el Laboratorio de Astropartículas y Cosmología de la Universidad de París.

"Al principio, mis colegas creían que estaba loco por proponer construir un experimento tan complejo y sensible para detectar ondas gravitacionales primordiales, es decir, las huellas de la gran expansión por la que atravesó el universo en su infancia", explica entre risas el cosmólogo francés Jean-Christophe Hamilton, investigador principal del proyecto, vestido como Indiana Jones, con sombrero, gafas negras y su rostro bañado de protector solar, "pero aquí estamos: QUBIC es una realidad".

A lo largo de la historia, cada cultura ha desarrollado sus propios mitos de creación sobre el origen del universo. Para los antiguos egipcios, en un principio solo existía un océano caótico y primordial al que llamaban Nun. El dios sol Ra apareció de una flor de loto y dio luz al universo.

En la cultura maya, Tepeu –dios del cielo– y Gucumatz –dios de las tempestades– crearon el mundo con sus pensamientos y luego a los seres vivos para cuidar de su creación. Mientras que en la Torá judía y la Biblia cristiana, el Libro del Génesis describe que en el principio Dios creó los cielos, la tierra y todas las cosas, incluyendo a los seres humanos, en seis días y al séptimo descansó.

En los últimos cien años, otra explicación racional y coherente de la creación y evolución del universo se impuso como uno de los mayores logros intelectuales de los tiempos modernos: el modelo del Big Bang indica que el espacio y el tiempo comenzaron hace unos 13.800 millones de años. En una fracción de segundo, el universo pasó de ser más pequeño que un átomo a ser más grande que una galaxia. Y hasta el día de hoy continúa expandiéndose.

Confirmar la inflación cósmica

La noción de inflación cósmica ha sido la columna vertebral de esta teoría desde hace más de 40 años cuando la propuso el cosmólogo estadounidense Alan Guth. Pero hasta el momento nadie ha encontrado evidencias directas.

En la búsqueda de estas huellas, los cosmólogos se valen de una especie de eco, el calor sobrante del Big Bang: la radiación cósmica de fondo o radiación de fondo de microondas (CMB en inglés, Cosmic Microwave Background), que baña uniformemente todo el universo y fue generada cuando el cosmos tenía apenas 380.000 años. Si bien es usualmente llamada “la primera luz”, es invisible para los ojos humanos y los telescopios ópticos porque es muy fría: solo 2,725 grados sobre el cero absoluto, es decir, -273,15 ºC.

"En esa imagen se pueden ver cosas que pasaron mucho antes –añade–. Por ejemplo, podemos verle el color de ojos y saber sobre su genética. Lo mismo podemos conocer del universo en su infancia: la detección de las débiles señales en la radiación cósmica de fondo generadas por ondas gravitacionales nos permitiría ver cómo era el universo primitivo en una fracción minúscula de segundo. Eso es asombroso".

Allí quedaron impresos patrones infinitesimales que muestran ciertas irregularidades iniciales, las "arrugas" del universo infantil, las "semillas" a partir de las cuales la materia fue agrupándose hasta llegar a los grandes cúmulos de galaxias que hoy vemos a nuestro alrededor. "Si el universo fuera una señora de cien años, la radiación cósmica de fondo sería una foto de esa mujer cuando tenía un año de vida", comenta el cosmólogo argentino Matías Zaldarriaga del Institute for Advanced Study de Princeton, Estados Unidos.

Carrera por el Nobel

El optimismo, sin embargo, no tardó en disiparse. Meses de controversias y cuestionamientos más tarde se comprobó que este equipo de astrónomos había sido engañado por el polvo interestelar de la Vía Láctea, el gran enemigo de estas detecciones.

El 17 de marzo de 2014, cosmólogos estadounidenses descorcharon botellas de champán. Saborearon prematuramente la gloria y se imaginaron dando discursos en Estocolmo. Exultantes, los miembros de la colaboración BICEP anunciaron en una conferencia de prensa realizada en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EE UU) que habían dado con la primera evidencia directa de la inflación cósmica en la radiación cósmica de fondo usando un radiotelescopio de microondas en el Polo Sur.

Más allá de las críticas, el episodio expuso la encendida carrera científica en curso por encontrar esta señal, un patrón giratorio y retorcido -conocido por los teóricos como "la polarización de modo B"- en el telón de microondas de fondo que los cosmólogos creen que habría sido causado por ondas gravitacionales que comprimían y estiraban el espacio-tiempo a medida que se propagaban por el universo naciente. 

Otros participantes en esta competición son la colaboración en torno al South Pole Telescope en la Antártida; el experimento POLARBEAR y el Telescopio de Cosmología de Atacama, ambos en Chile. A fines de noviembre se sumaron como contrincantes los 80 investigadores de 15 institutos de Francia, Irlanda, Italia, Reino Unido, Estados Unidos y Argentina que conforman el proyecto QUBIC.

Y pronto también lo harán los equipos del Observatorio Simons -que se está construyendo actualmente en el Cerro Toco, desierto de Atacama (Chile)-; los de un experimento colaborativo llamado CMB-S4 (también en Atacama y el Polo Sur) y los del observatorio espacial japonés LiteBIRD, planificado para 2028.

"Quienes encuentren estas huellas seguramente ganarán el Premio Nobel", admite el astrofísico argentino Alberto Etchegoyen, director de ITeDA e investigador superior de la Comisión Nacional de Energía Atómica.

Esta cacería cósmica, sin embargo, no es sencilla. La debilidad de estas señales requiere experimentos aún más complejos y sensibles que los construidos hasta ahora para detectarlas. El instrumento del observatorio QUBIC es uno de ellos. Demorado por la pandemia de covid-19, desembarcó en Salta en julio de 2021 y se sometió nuevamente a incontables pruebas y calibraciones.

El 16 de octubre de 2022, tras un viaje de dos días a 5 km por hora para evitar cualquier daño, el sensible dispositivo de casi cuatro millones de euros, con microsensores que trabajan a muy bajas temperaturas y que será manejado de manera remota, llegó a su destino final.

Inauguración en noviembre de 2022

En la inauguración (el 23 de noviembre), hubo discursos de políticos –como el ministro de ciencia de Argentina, el sociólogo Daniel Filmus–, declaraciones de científicos que padecieron náuseas y dificultades para respirar por la altura, y hasta tuvo lugar una ceremonia realizada por la población local.

"En la construcción, se buscó tener el menor impacto ambiental posible así como respetar las creencias de los pueblos originarios", señala García, quien sabe que en los puntos altos de estas montañas confluyen dos cosmogonías distintas pero paralelas: la de la ciencia moderna y la de las comunidades originarias.

"Cuando llegamos tuvimos que explicar a los habitantes que no éramos una empresa privada y que no pensábamos extraer nada –comenta–. Las comunidades locales han tenido malas experiencias con las mineras. Los proyectos científicos son novedosos para ellos. Establecer una buena relación llevó tiempo".

Los científicos de esta colaboración internacional no quieren que suceda lo ocurrido en Hawái, donde manifestantes buscaron detener la construcción de un nuevo observatorio en la cima de Mauna Kea, una montaña considerada sagrada para los nativos hawaianos. "No hemos tocado un sitio sagrado llamado 'apacheta', un montículo de piedras que funciona como ofrenda realizada por los pueblos indígenas a la Pachamama", agrega la científica, quien recuerda: "A través de una ceremonia, un grupo de pobladores bendijo el instrumento".

Focos astronómicos del sur

Mediados por los Andes, el complejo QUBIC y las bases del futuro radiotelescopio LLAMA se encuentran a 180 km del llano de Chajnantor en Chile, hogar de ALMA y demás observatorios. Una vez en pie, este nuevo polo astronómico propulsará a esta zona del planeta como uno de los rincones privilegiados para descifrar los misterios del universo.

"Ambos son proyectos muy importantes para la ciencia argentina y sudamericana", reconoce la astrónoma Claudia Scóccola, investigadora de la Universidad Nacional de La Plata y coordinadora del grupo argentino de análisis de datos y simulaciones de la colaboración QUBIC, que concluye: "Nos sitúa en la frontera del conocimiento. Nos ayuda en la búsqueda por responder las preguntas más ambiciosas".