José Alberto Rubiño: para conocer el origen del Universo necesitamos herramientas cuánticas
El Universo primitivo no podemos conocerlo sin la ayuda del mundo cuántico, explica el cosmólogo del IAC José Alberto Rubiño Martín. Añade que, si hay otros universos, no serían detectables y que el nuestro no se puede entender sin la materia oscura.
José Alberto Rubiño Martín es Profesor de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Granada (1998) y doctor en Astrofísica por la Universidad de La Laguna (2002), ha realizado estancias de trabajo en centros como el Max-Planck Institut fuer Astrophysik de Munich (Alemania) y la Universidad de Cambridge (Reino Unido).
Su campo de investigación es la Cosmología, y en particular, el estudio del fondo cósmico de microondas, la estructura del Universo a gran escala, y la física de los primeros instantes del Universo.
Es responsable científico del experimento QUIJOTE, investigador principal del Tenerife Microwave Spectrometer (TMS) y coordinador de uno de los grupos de ciencia de la misión PLANCK de la Agencia Espacial Europea (ESA). También ha coordinado el proyecto europeo H2020 RADIOFOREGROUNDS.
Es coautor de más de 230 publicaciones científicas en revistas internacionales con árbitro, y más de 50 contribuciones a congresos internacionales sobre Cosmología. En 2018 recibió el premio Gruber de Cosmología, como miembro de la colaboración Planck. Es autor del libro de divulgación «El fondo cósmico de microondas: observando el origen del Universo», de RBA (2017).
En la siguiente entrevista, nos explica que seguramente la expansión del universo continuará de forma indefinida, que podrían existir otros universos imposibles de observar, que para entender los procesos que ocurren en el Universo primitivo necesitamos las mismas herramientas teóricas que describen el mundo cuántico, y que apenas hemos empezado a detectar otras posibles Tierras en el Universo.
¿Sabemos algo de lo que había antes del Big Bang? Lo que ha dado en llamarse singularidad inicial.
Tenemos un conocimiento bastante completo de los procesos físicos y transformaciones globales que ocurren en el Universo desde apenas una fracción de segundo después de ese tiempo cero hasta la actualidad. Sin embargo, todavía no disponemos de una teoría última, que unifique la gravedad y el mundo cuántico, para poder remontarnos a ese instante inicial y responder con propiedad a esa pregunta.
La mayor parte del universo es invisible: ¿qué sabemos de la materia oscura?
Las observaciones en astrofísica nos han proporcionado un conocimiento razonable de algunas de las propiedades físicas que debe tener la materia oscura. Pero lo más importante es que en las últimas décadas hemos sido capaces de medir muy bien sus efectos dinámicos. Hoy día sabemos que no es posible entender la formación de estructuras en nuestro Universo (galaxias, cúmulos de galaxias) sin este ingrediente fundamental. Además, sabemos que es unas cinco veces más abundante que la materia ordinaria.
¿La expansión del Universo es infinita o colapsará en algún momento sobre sí mismo?
Pues todo apunta a que la expansión seguirá de forma indefinida. Es más, desde hace dos décadas sabemos que el ritmo de expansión se está acelerando, es cada vez más rápido. La consolidación de este resultado fue el motivo del premio nobel de Física de 2011. El agente responsable de esa aceleración de la expansión es lo que llamamos energía oscura.
Teóricamente, ¿sería posible que existiera un universo diferente al nuestro, con otras constantes “universales”?
Sí, es una posibilidad teórica asociada al concepto de “multiverso”. Desde la perspectiva de la cosmología, nuestra comprensión actual de los mecanismos físicos que ocurren en la primera fracción de segundo tras el tiempo cero nos sugieren que nuestro Universo atravesó en esos instantes iniciales por un corto periodo de expansión descomunal, que denominamos inflación. Una de las consecuencias de algunas variantes de esta teoría de la inflación es la existencia de grandes volúmenes separados, comparables a nuestro Universo observable, y que efectivamente podrían tener valores diferentes de las constantes fundamentales. De existir, desafortunadamente tales regiones no serían observables para nosotros de forma directa.
¿Qué ha aportado al conocimiento del universo el estudio de las partículas elementales que son los constituyentes últimos del Universo?
El estudio del mundo macroscópico y el microscópico están íntimamente ligados. De hecho, para entender los procesos que ocurren en el Universo primitivo necesitamos las mismas herramientas teóricas que describen el mundo cuántico. Históricamente, hay incluso aspectos en los que la cosmología y la física de partículas han ido de la mano. La caracterización de las propiedades físicas de los neutrinos son un buen ejemplo de cómo observaciones del cosmos (desde el Sol hasta la estructuración del Universo) pueden dar información esencial para completar nuestra descripción de teorías fundamentales.
Se habla de repensar el modelo cosmológico estándar, ¿qué significa y por qué?
Más que repensarlo, creo que necesitamos completarlo. El modelo cosmológico estándar proporciona una descripción muy precisa y completa de todas las observaciones del Universo a gran escala. Sin embargo, aún no comprendemos la naturaleza última de algunos de sus constituyentes fundamentales, y tampoco hemos completado la descripción de lo que ocurre en los primeros instantes del Universo.
Neutrinos, ondas gravitacionales, agujeros negros, FRB… ¿qué sorpresas nos aguardan?
Tenemos la suerte de estar viviendo una época fascinante, en la que la tecnología nos permite explorar el cosmos con nuevas técnicas y con instrumentación cada vez más potente. Hay muchos interrogantes todavía abiertos sobre nuestra compresión del Universo, y seguro que en este proceso descubriremos nuevas sorpresas.
José Alberto Rubiño Martín. Foto: Autor
Energía oscura, materia oscura, ¿noche oscura del universo? ¿seremos capaces de desentrañar los misterios del cosmos?
La caracterización de las propiedades y naturaleza última de estos componentes “oscuros” es sin duda uno de los mayores desafíos en Cosmología para los próximos años. De hecho, estamos haciendo grandes esfuerzos en investigación, diseñando misiones espaciales e instrumentación astrofísica de última generación para abordar estas cuestiones.
¿Qué descubrimientos podemos esperar para este siglo?
Sin duda la lista será enorme… aunque yo mencionaría tres posibles descubrimientos. Por un lado, estamos desarrollando la tecnología y los telescopios para tener la capacidad de caracterizar las atmósferas de planetas tipo Tierra en nuestro entorno, intentando buscar la huella de bio-marcadores similares a los que tiene nuestro planeta. En segundo lugar, un conjunto de experimentos y misiones espaciales, entre las que se encuentra la misión EUCLID de la Agencia Espacial Europea (ESA), caracterizarán en los próximos años las propiedades de lo que llamamos energía oscura, responsable de la expansión acelerada del Universo. Y finalmente, también experimentos terrestres que miden en el dominio de las microondas, como QUIJOTE en el Observatorio del Teide, o misiones espaciales ahora en fase de diseño como LITEBIRD, están intentando detectar la huella de ondas gravitacionales generadas en el momento de la inflación, para poder responder a la pregunta de cómo nació el Universo.
¿Estamos solos en el Universo? ¿Qué posibilidades hay de que tengamos compañía?
En el Universo observable existen unos 100 mil millones de galaxias. Sus tamaños son muy variados, pero como referencia, sólo nuestra propia galaxia contiene unos 200 mil millones de estrellas. Además, desde hace poco sabemos que, en promedio, existe al menos un planeta por cada estrella de nuestra galaxia. Son cifras descomunales. Y apenas estamos empezando el proceso de caracterización de dichos planetas, con el objetivo de poder detectar otras “Tierras”.
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