Y yo quiero ser...Cosmóloga Observacional
(Por
Ana Isabel Salvador Junco)
Escucha música mientras lees, vete al final.
Uno de pequeño
no sabe qué es la cosmología, pero sí sabe mirar al cielo y ver las estrellas.
Así fue como terminé haciendo un doctorado en cosmología, mirando estrellas.
Desde pequeña mi madre me llevaba de noche a ver la lluvia de estrellas del 15
de agosto, las perseidas. Pasábamos los veranos en un pequeño pueblo de León y
allí el cielo es precioso. Siempre me preguntaba ¿qué eran las estrellas?,
¿dónde estaban?, ¿cómo se movían?, ¿qué había más allá?... Así que estudié
Física y después terminé especializándome en cosmología, que es la ciencia que
estudia el Universo.
Podemos decir
que todos (sí, tú también) llevamos un físico dentro, todos nos hacemos preguntas
acerca del mundo que nos rodea. Todos los que habéis mirado alguna vez al cielo
y os habéis hecho preguntas, además de físicos sois cosmólogos. La cosmología
es una de las ciencias más antiguas; ya los griegos, los chinos y los egipcios
hace miles de años se preguntaban cómo era el Universo. Durante años la
cosmología se ha limitado a ser una ciencia principalmente teórica. Sin
embargo, con el desarrollo de la tecnología hemos pasado de ver unas pocas
galaxias en placas fotográficas hace 50 años, a tener hoy en día cámaras muy
potentes en grandes telescopios que toman imágenes de millones de galaxias en
pocos minutos.
Vivimos una
época dorada de la cosmología con un gran número de observaciones de cada vez
mayor precisión. Es a través de las observaciones como podemos contrastar las
teorías y modelos que se han hecho durante siglos sobre el Universo. Hay
telescopios en Tierra y en órbita. Los que están en el espacio tienen la
ventaja de no tener atmósfera que distorsione sus observaciones, de no depender
del tiempo, y de poder observar durante todo el día. Su inconveniente es que
son muy caros y si algo se estropea no es fácil de arreglar.
El
descubrimiento de la materia oscura y la energía oscura en el siglo XX ha
supuesto una revolución en cosmología. La naturaleza de estos dos componentes
del Universo es uno de los grandes retos de la cosmología hoy en día.
Desconocemos el origen del 95% del contenido energético del Universo, al 5% que
conocemos (la materia de la que nosotros estamos formados, lo que forma los planetas,
las estrellas y las galaxias) es lo que llamamos materia bariónica. Las
observaciones nos dicen que el ~26% del Universo es materia oscura, un tipo de
materia que no vemos pero que sabemos que está ahí por sus efectos gravitatorios.
Y por último, el ~69% del Universo es energía oscura, un tipo de energía que
desconocemos y hace que el Universo se esté expandiendo aceleradamente.
Las
observaciones del Universo han llevado a establecer el modelo estándar de la
cosmología, llamado ΛCDM por sus siglas ’Cold Dark Matter’ o ’Materia Oscura
Fría’; y Λ por la energía oscura, cuyo modelo más simple es una constante
cosmológica. Hoy en día grandes colaboraciones formadas por cientos de
científicos toman datos para seguir comprobando el modelo estándar a grandes y
pequeñas escalas, e intentar averiguar la naturaleza de la materia oscura y la
energía oscura. Las principales observaciones para ello hoy en día son:
-El fondo cósmico de microondas
(Cosmic Microwave Background, CMB). En el origen del Universo todo era una sopa
de partículas muy caliente (todas las partículas chocaban continuamente unas
con otras). Con el tiempo esta sopa de partículas se fue expandiendo y haciendo
cada vez más grande. Esta sopa estaba formada por fotones (partículas que
forman la luz y no tienen masa) y lo que los cosmólogos llamamos bariones
(partículas que tienen masa y van más despacio que la velocidad de la luz). Al
expandirse el Universo, se enfría la sopa de partículas y llega un momento en
que los fotones ya no chocan apenas con los bariones, y decimos que se
desacoplan. Cuando el Universo tenía unos 380.000 años los fotones se separan
de los bariones y viajan libremente por el Universo. Viajan hasta hoy en día
que podemos detectarlos en todas direcciones con grandes telescopios de
microondas. Primero COBE, después WMAP y hoy en día Planck han sido los
satélites principales encargados de estas observaciones.
-Las supernovas de tipo Ia. Las
supernovas son explosiones estelares, en particular las de tipo Ia se producen
cuando una enana blanca (estadío final de una estrella como el Sol) está en un
sistema binario con otra estrella de la que acreta materia hasta explotar. Una
sola supernova puede llegar a brillar tanto como una galaxia entera. Se
utilizan para medir distancias. Gracias a este tipo de supernovas se descubrió
la expansión acelerada del Universo, con la publicación de los resultados de los
proyectos ‘Supernova Cosmology Project’ y ‘High-z Supernova Search Team’ en 1998.
-Las lentes gravitacionales. Se
forman cuando un objeto masivo (lente) curva la luz que viene de un objeto que
se sitúa detrás suyo (fuente) en nuestra línea de visión. La forma y
luminosidad de la fuente se ven distorsionadas por la lente. Existen distintos
tipos de lentes gravitacionales que pueden utilizarse para encontrar planetas
extrasolares, detectar objetos muy masivos que no emiten luz como agujeros
negros, y también para estudiar la energía oscura y la materia oscura.
-Las oscilaciones acústicas de
bariones. En el Universo primitivo, bariones y fotones se comportaban como un
único fluido. La atracción gravitatoria de los bariones se contrarrestaba con
la presión de radiación de los fotones creando ondas de presión, lo que se
denominan oscilaciones acústicas de los bariones (BAO). Cuando los fotones se
desacoplan, estas oscilaciones se ‘congelan’ y puede verse su huella en la
distribución de galaxias y en el CMB. Se observaron por primera vez en la
distribución de galaxias en 2005 por la colaboración SDSS ‘Sloan Digital Sky
Survey’.
-Los cúmulos de galaxias. Son las
estructuras más grandes observadas en el Universo. Podemos medir su distancia y
ver cómo ha cambiado su densidad a lo largo de la historia del Universo. Por lo
tanto, podemos utilizarlos para averiguar más cosas sobre la historia de la
expansión del Universo.
Las ondas
gravitacionales y la detección directa e indirecta de materia oscura también
son importantes observaciones cosmológicas que se están llevando a cabo hoy en
día, pero haría falta otro capítulo para hablar de ello.
Yo trabajaba
en la colaboración internacional ‘Dark Energy Survey’. Esta colaboración fue
creada para descubrirla naturaleza de la energía oscura y ha construido una
potente cámara digital de 570 Megapixeles, DECam, instalada en el telescopio
Blanco de 4 metros en Cerro Tololo en Chile. Lo que tiene de especial DES es
que combina cuatro maneras diferentes de estudiar la energía
oscura: supernovas de tipo Ia, oscilaciones acústicas de bariones, cúmulos de
galaxias y lentes gravitacionales.
Durante mi
doctorado lo que hice fue desarrollar un método para medir el bias con datos
del ‘Dark0 Energy Survey’. La relación entre la distribución de galaxias y la
de materia oscura es a lo que llamamos bias
de las galaxias. Lo que observamos con un telescopio son galaxias, no materia
oscura, ya que esta no emite luz. Las galaxias se forman en los halos de
materia oscura, y por lo tanto trazan la distribución de materia oscura. Es
como si quisiéramos saber dónde están los continentes en la Tierra mirando una
imagen del planeta de Noche. Entender la relación entre galaxias y materia
oscura es esencial para calcular los parámetros del modelo estándar y conocer
la distribución real de materia en el Universo.
Ana Isabel Salvador Junco
Doctora
en Cosmología
Actualmente
viajo por el mundo divulgando ciencia, puedes seguir mis aventuras en: http://acogeauncientifico.com/
Al terminar el doctorado me di
cuenta de que me gustaba más hablar de mi investigación que realmente hacerla,
por eso quiero dedicarme a la divulgación y la docencia.
Escucha música mientras lees.
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