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Luz para entender el pasado

Cora Dvorkin Física

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Detrás de las ideas 07/11/2020

Luz para entender el pasado

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Mano a mano con Cora

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"Al hacer ciencia, cuanto más aprendés, más dudas tenés y más querés saber”

Soy física y me dedico a la cosmología. Los cosmólogos somos como arqueólogos: estudiamos nuestro pasado para entender el presente y el futuro. Como los arqueólogos usan las ruinas, nosotros usamos la luz. La luz más vieja que podemos observar viaja hacia nosotros desde el Big Bang, hace 14 mil millones de años. Al principio, los protones, los electrones y los fotones formaban una sopa de partículas con energías altísimas. Esta sopa oscilaba: la gravedad hacía que las partículas se juntasen y los fotones ejercían presión hacia afuera. Mientras tanto, el universo se expandía y se enfriaba. 400 mil años después del Big Bang, se formaron los primeros átomos estables y desde entonces la luz viene hacia nuestros detectores en un viaje solitario, trayéndonos la información de lo que ocurría en ese momento. Se conoce con el nombre de “radiación cósmica de fondo”.

La temperatura de esta luz nos llega con pequeñas fluctuaciones de un lugar a otro del universo y las partes con más temperatura son las que tenían más materia. Las regiones con un poco más de materia crecieron debido a la gravedad, y formaron las galaxias y las estrellas que observamos hoy. 

Luz para entender el pasado
Luz para entender el pasado

En los años 70, investigaciones de la astrónoma Vera Rubinstein sobre lo que hoy se conoce como “materia oscura” sirvieron para explicar muchísimas observaciones, incluida la sinfonía cósmica que viene del Big Bang. El 85% de toda la materia del universo es materia oscura y hoy, sin embargo, seguimos sin entender qué es. Con mi grupo de investigación en la Universidad de Harvard tratamos de comprenderla a través de sus efectos. Como no la podemos ver, tenemos que buscar otras formas para detectarla. Por ejemplo, usamos el hecho de que su masa deforma el espacio-tiempo y por eso la luz que nos llega desde alguna galaxia, en lugar de venir hacia nosotros en línea recta, se desvía y crea arcos en el cielo. Este fenómeno se conoce como “efecto de lente gravitacional”.

Nosotros buscamos cúmulos livianos de materia oscura porque creemos que en ellos podemos encontrar pistas sobre su naturaleza. Estos cúmulos generan pequeñas perturbaciones en los arcos que vemos en el cielo. Los investigadores pasan meses analizando cada imagen y en general no encuentran nada. Entonces, con mi grupo se nos ocurrió usar una nueva rama de la inteligencia artificial: Machine Learning. El objetivo es desarrollar algoritmos que permitan que las computadoras aprendan identificando patrones. Para entrenar estos programas, usamos cientos de miles de simulaciones de imágenes de galaxias. Descubrimos que con nuestro programa podemos detectar cúmulos de materia oscura que antes creíamos imposibles de ver en menos de un segundo. La gran cantidad de datos que obtuvimos desde entonces -y los que vendrán- nos ayudan a encajar mejor nuestras piezas del rompecabezas. Y a medida en que las partes se aproximan, surgen nuevas preguntas.

Las puertas de la curiosidad

Cuando era chica mi papá me llevaba a visitar a su amigo, el matemático Manuel Sadosky. Aún recuerdo la pasión con la que hablaba de Clementina, la primera computadora que se usó con fines científicos en la Argentina y que él mismo había traído en 1960. Ocupaba una habitación entera. Él me abrió las puertas de la curiosidad y me enseñó el valor de la pregunta. A veces pienso qué diría Manuel si pudiese ver lo que estamos logrando con estas máquinas inteligentes. Y también en cómo cambió lo que sabemos del universo desde la época de Clementina hasta ahora.

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Cora Dvorkin
Doctora en Cosmología por la Universidad de Buenos Aires, se dedica a estudiar la física del universo temprano, la naturaleza de la materia, la energía oscura, los neutrinos y otras partículas livianas que pueden haber existido en los primeros instantes después del Big Bang, unos 13.810 millones de años atrás. Desde 2015, es docente del Departamento de Física de la Universidad de Harvard. Ganó diversas becas de estudio, una de ellas otorgada por la NASA.
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