Un grupo de investigadores ha querido descubrir si podría haber alguna pista de que el universo estuviese retorcido. Es decir, si, a través del estudio de la luz, se puede entender si la luz ha rotado desde el Big Bang. Algo que, de resultar ser cierto, permitiría entender mejor el cosmos…
El universo retorcido es una idea intrigante
La radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) es la luz más antigua del universo. Se emitió cuando el universo tenía unos 380 000 años. Los mapas del CMB permiten obtener una imagen del universo en su infancia, tal y como era hace 13 800 millones de años. Unos 380 000 años después del Big Bang, la dispersión de la radiación provocada por los electrones libres generó una pequeña cantidad de polarización lineal a medida que el universo se volvía transparente. Es decir, la luz no fluctuaba en cualquier dirección, sino que tenía cierta orientación.
El proceso es, en cierto modo, parecido a la polarización que se produce cuando la luz del Sol se dispersa en la atmósfera de la Tierra. Los investigadores han encontrado pistas de que esta polarización podría haber rotado ligeramente durante su viaje por el universo hasta nosotros. Si se confirmase, este fenómeno, llamado birrefringencia cósmica, podría aportar pruebas de que existe física que va más allá de lo que establece el Modelo Estándar y daría la oportunidad de conseguir pistas sobre cosas como la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura.
Sin embargo, un pequeño error en la orientación de los detectores de polarización de un telescopio puede producir el mismo efecto, por lo que es fácil caer en la confusión y en el falso positivo. Por ello, los investigadores han desarrollado un método para comprobar la calibración relativa del ángulo de polarización de diferentes conjuntos de detectores. Los últimos análisis apuntan a que la polarización del CMB podría haber rotado apenas una fracción de grado en los 13 800 millones de años que la luz ha estado viajando. El problema es que es una cifra muy baja.
¿Un dato real o un artefacto?
Esa misma rotación se puede producir si los detectores están mal calibrados con un desfase similar. Al utilizar solo la señal del CMB, no es posible distinguir entre una rotación del universo y un error en la orientación de los detectores. Ambos dan el mismo resultado y no se puede determinar cuál es la fuente correcta. Para encontrar una solución, los autores decidieron comparar mapas creados a partir de diferentes grupos de detectores. Si la rotación cósmica fuese real aparecería en todos los mapas. Sin embargo, si fuese un artefacto, no sucedería.
Los investigadores explican que la señal que buscaban es muy pequeña. Tenían que estar seguros de que se estaba observando el universo y no un instrumento. Así que desarrollaron un método que les sirviese como apoyo para poder comprobar esa diferencia. El equipo aplicó el método a varios mapas de polarización y los comparó con el patrón de calibración que obtuvieron con el análisis que se usa para separar el error de instrumento de la birrefringencia cósmica. Ambos métodos mostraban resultados que parecían compatibles, a pesar de usar técnicas diferentes.
La técnica que han desarrollado los investigadores es muy potente porque no es sensible a ninguna rotación común a todos los mapas. Por lo que puede determinar hasta qué punto los detectores, en sí mismos, están bien calibrados. La desventaja es que no puede establecer por sí sola el ángulo de polarización global ni la señal absoluta de birrefringencia cósmica. Para conseguir eso hace falta una referencia independiente de ambos métodos, que por ahora no existe. Quizá, lo más importante, es comprender que el CMB tiene dos modos de polarización.
No hay pistas evidentes de un universo retorcido
Hay dos tipos de polarización del CMB: los modos E y los modos B. Los modos E, que se descubrieron por primera vez en 2002, se producen por variaciones de densidad en el universo y tienen patrones simétricos. Los modos B, por su parte, muestran patrones similares a remolinos. Las lentes gravitacionales, es decir, la distorsión de la luz del CMB provocada por la materia situada entre nosotros y el universo primitivo, generan modos B y su forma es bien conocida. Las ondas gravitacionales primordiales, por su parte, podrían producir una señal de modos B diferente, que todavía no se ha detectado.
El motivo es que no se ha logrado captar ondas gravitacionales que procedan de aquellas primeras etapas del universo. Pero hay una solución alternativa. Captar esos modos B primordiales (si es que existen) en la propia polarización del CMB, porque su origen podría ser esas ondas. De encontrarlos, se podría entender qué ha sucedido con el cosmos en este tiempo. Con la ayuda de nuevos observatorios y mejor tecnología, podríamos tener una imagen mucho más completa del universo. Puede parecer una anécdota, pero esa pequeña rotación obligaría a plantear explicaciones sobre qué pudo motivarla.
Esas explicaciones, a su vez, obligarían a observar el cosmos desde fuera del marco de la física estándar. Las posibilidades, si se pudiese confirmar que existe nueva física, son enormes. Desde entender qué sucede en el interior de agujeros negros a descubrir si podrían existir otros universos. Pero, para eso, es necesario que primero se descubra alguna pista convincente de que esa nueva física podría existir. Y, para encontrar esa nueva física, incluso la luz más antigua del universo podría ser una herramienta clave… siempre que nuestra propia tecnología siga madurando.
Estudio
El estudio es A. Lonappan, B. Keating y K. Arnold; «Differential Polarization Calibration: A Consistency Test for Cosmic Birefringence». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 17 de septiembre de 2026. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
