En el Polo Sur, donde el aire es seco y transparente para las ondas milimétricas, se encuentra un telescopio que no mira a las estrellas, sino a la luz más antigua del universo. Esa luz es el fondo cósmico de microondas, la radiación enfriada después del Big Bang que llena todo el cielo. En ella, como en una fotografía antigua, quedaron registradas diminutas inhomogeneidades de temperatura: huellas de fluctuaciones cuánticas estiradas por la inflación hasta escalas cósmicas.
El telescopio SPT-3G recogió esta luz durante dos años en tres frecuencias —95, 150 y 220 GHz— cubriendo una región del cielo de 1646 grados cuadrados, aproximadamente el equivalente a ocho lunas llenas. Los científicos midieron cuánto varía la temperatura del fondo de un punto a otro en escalas angulares de 2 a 13 minutos de arco. Estas variaciones, o espectro de potencias, contienen información sobre lo que le sucedió a la radiación en su camino hacia nosotros: el gas caliente en los cúmulos de galaxias calienta ligeramente los fotones (efecto Sunyaev-Zeldovich), la emisión de radio de las galaxias añade su propio ruido, y el polvo en galaxias lejanas brilla en el infrarrojo.
Para aislar la contribución de cada fuente, los científicos tuvieron que construir modelos complejos. Resultó que el resultado depende fuertemente de cómo se correlacionan entre sí el efecto térmico Sunyaev-Zeldovich y el fondo infrarrojo cósmico. Cuando los autores permitieron que las dependencias angulares de estas señales variaran libremente, obtuvieron, en ℓ=3000 (que corresponde a un ángulo de aproximadamente 3,4 minutos de arco), una potencia del efecto térmico de 4,91±0,37 μK² y del efecto cinemático de 1,75±0,86 μK² a una frecuencia de 143 GHz. Estos números son como huellas dactilares que permiten identificar cuánto gas caliente había en los cúmulos y a qué velocidad se movía.
El efecto Sunyaev-Zeldovich cinemático es especialmente interesante: surge del movimiento de los cúmulos como un todo y no depende de la temperatura del gas. Al medir su potencia, los científicos estimaron cuánto duró la época de reionización, el período en que las primeras estrellas y galaxias, con su radiación ultravioleta, ionizaron el hidrógeno neutro que llenaba el universo después de su enfriamiento. Resultó que la transición del 25% al 75% de ionización tomó menos que Δz=3,8 (según el modelo semianalítico), y del 5% al 95%, menos que Δz=6,1 (según las simulaciones AMBER). Esto significa que la reionización fue bastante rápida: como si se encendiera una vela en una habitación oscura y esta iluminara todo el espacio en poco tiempo, en lugar de arder gradualmente.
Estas restricciones son importantes para comprender cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias. Si la reionización fue rápida, significa que las estrellas nacieron de manera masiva y eficiente, ionizando el gas circundante. Si se hubiera extendido a lo largo de cientos de millones de años, el escenario sería diferente. Los nuevos datos del SPT-3G estrechan el campo para los teóricos, obligando a los modelos del universo temprano a ser más precisos.
El telescopio en el Polo Sur continúa acumulando datos, y en el futuro, añadiendo más años de observaciones, los científicos podrán medir el espectro de potencias con mayor precisión y quizás ver detalles sutiles que por ahora están ocultos tras el ruido. Mientras tanto, cada nuevo lote de datos es como revelar una fotografía antigua: la imagen se vuelve cada vez más nítida, y vemos cómo era el universo en sus primeros instantes.
El telescopio SPT-3G se encuentra a una altitud de 2,8 km sobre el nivel del mar en el Polo Sur, donde el aire es tan seco que el vapor de agua casi no interfiere con las observaciones en el rango milimétrico.