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“Con algo de suerte, con el OAJ podemos hacer un descubrimiento trascendental”

Raúl Ángulo la semana pasada en la sede del Cefca en Teruel

El astrofísico del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (Cefca) Raúl Angulo publicó el mes pasado un artículo científico con investigadores de la University College London, que está llamado a revolucionar el conocimiento sobre la evolución del Universo.

El astrofísico del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (Cefca) Raúl Angulo publicó el mes pasado un artículo científico con investigadores de la University College London, que está llamado a revolucionar el conocimiento sobre la evolución del Universo. Es una de las jóvenes promesas científicas de este centro de investigació vinculado al Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ), cuyo cartografiado permitirá acercarse a uno de los grandes enigmas de la ciencia moderna, conocer qué son la energía y la materia oscura. Originario de Santiago de Chile, tiene 33 años y ha desarrollado su carrera en Inglaterra, Alemania y Estados Unidos antes de llegar a Teruel. Considera que el proyecto del OAJ va a dar muchas alegrías con sus descubrimientos científicos

- Han diseñado una nueva técnica para fabricar modelos de universos de forma muy rápida. ¿En qué consiste eso de fabricar universos virtuales?

- Es una área muy interesante de la Astronomía. Se trata de poner en un superordenador todas las leyes de la física que creemos son importantes, y luego dejarlas actuar sobre una distribución de materia similar a la que observamos en el universo temprano. Dejamos que este universo virtual interactúe dentro del ordenador por el equivalente a 15.000 millones de años. En el proceso vemos formarse las primeras estrellas, el nacimiento de galaxias, colisiones entre ellas, y finalmente obtenemos una predicción de cómo es el universo actual

- ¿Para qué sirve?

- Una vez que hemos creado estos universos virtuales los podemos comparar con el universo que observamos desde grandes telescopios. Viendo los éxitos y fracasos en la comparación, entendemos qué mecanismos y procesos físicos son los mas importantes en el cosmos. Además, podemos jugar con las leyes de la física y cambiarlas para ver cómo hubiera sido el universo si, por ejemplo, la ley de gravedad fuera más fuerte o más débil de lo que es en realidad. Así podemos testear diferentes ideas que tenemos acerca del universo, y ver cuál se parece más a la realidad

- Entiendo que eso permite visualizar cómo ha evolucionado el universo desde que surgió y cuál es su tendencia, ¿no?

- Así es, son como una máquina del tiempo donde podemos ver cómo era el universo cuando nuestra galaxia nació hace diez mil millones de años, o cómo será en el futuro cuando colisione con Andrómeda, una galaxia vecina

- Son referencias temporales y espaciales que se nos van de las manos a los ciudadanos y cuesta visualizarlas.

- Sí, es impresionante que estos modelos nos permitan ser testigos de eventos y escalas de tiempos que incluso nos cuesta imaginar. De hecho, para poder comprender mejor todo esto, cuando yo pienso en el universo en mi trabajo diario, lo visualizo con galaxias que caben en la palma de mi mano y que evolucionan de principio a fin en tan solo un par de minutos

- En realidad cuando miramos al cosmos no vemos el presente sino el pasado de esas estrellas por la luz que nos llega. ¿El Universo es luz?

- El Universo es energía, y esta energía toma diferentes formas que pueden ser partículas de materia normal, partículas de antimateria, o luz. En diferentes momentos del Universo una manifestación de la energía ha sido más común que otras. Por ejemplo, toda la energía del Universo era luz poco después del Big Bang, pero poco a poco esta luz se transformó en materia. Esta transformación es lo que hacen los aceleradores de partículas como el LHC en Suiza.

- Trabajan con modelos matemáticos para hacer todo esto, ¿en qué se basan al construirlos?

- Nos aprovechamos del conocimiento de diferentes ramas de la física y la astronomía. Escribimos las ecuaciones de Einstein para simular cómo el universo se expande, la gravedad de Newton para que se formen y crezcan estructuras gigantescas, pero también modelos empíricos acerca de cómo se forman y mueren las estrellas, o los agujeros negros supermasivos que creemos existen en el centro de galaxias

- Según lo que programen, el modelo varía. ¿Cómo se puede llegar al adecuado para que la construcción sea la correcta?

- En principio podemos construir el universo virtual correcto solo si sabemos perfectamente toda la física involucrada. Pero esto es imposible porque los procesos que actúan en galaxias son muy complejos, de hecho muchos de ellos aún no se entienden por completo. Sin embargo, podemos aprender al comparar los universos virtuales con el real, y así identificar las cosas que no son correctas e ir mejorando nuestros modelos

- Usted trabaja en cosmología, ¿en qué consiste esa rama de la astronomía?

- La cosmología trata de entender el Universo como un todo desde su expansión, la interacción de materia con la luz, cómo se agrupan las galaxias, y cómo las estructuras se han formado y evolucionado dentro del Universo. Nos sirve para poder entender por qué cuando miramos mas allá de la Vía Láctea, nuestra galaxia, el universo es de la forma que es. Por ejemplo, las galaxias tienden a agruparse en unas estructuras que asemejan a una tela de araña. Gracias a la cosmología, hoy día entendemos por qué adoptan esa distribución y también entendemos qué es esto un proceso natural en el universo.

- Volvamos al método que han desarrollado para fabricar universos virtuales de forma muy rápida, que es sobre lo que trata el artículo científico que han publicado. ¿Cómo de rápida y cómo lo han hecho?

- En el artículo nos dimos cuenta de unas simetrías matemáticas en las condiciones iniciales de los universos virtuales. Después pudimos aprovechar esas simetrías para manipular cuidadosamente estos universos lo que nos permitió crear predicciones alrededor de 25 veces más rápido que los métodos tradicionales. Es decir, ahora podemos obtener en uno o dos intentos lo que antes nos costaba 50.

- ¿Qué ventaja ofrece esto? Entiendo que una mayor capacidad de cómputo y por tanto una mayor rapidez en los avances que se puedan hacer ahora en cosmologia, ¿no?

- La mayor ventaja es que este método nos va a permitir poder crear universos más precisos y también poder explorar un rango mucho mayor de posibles leyes físicas y de modelos de formación de galaxias.

- ¿Qué importancia tiene este nuevo método para intentar comprender qué son la energía oscura y la materia oscura?

- Crear uno de estos universos virtuales necesita mucho poder de cómputo - tomaría varios años en un ordenador de sobremesa-, por lo que hasta ahora podíamos crear solo un número muy pequeño de ellos. Como eran muy costosos, se usan modelos básicos para la materia y la energía oscura. Ahora con este método podremos explorar muchas más ideas acerca de qué podrían ser estos misteriosos componenetes

- A la gente le cuesta entender esos conceptos. ¿Qué son exactamente la materia y la energía oscura?

- Hace alrededor de 20 años, un grupo de astrónomos descubrió que el universo no solo se estaba expandiendo, sino que también lo hacía de una forma acelerada, esto es que cada día se expande más y más rápido. No sabemos por qué lo hace, pero una opción es que haya una energía oscura en el Universo que contrarreste la gravedad. Las medidas más precisas indican que para explicar la expansión acelerada, el 70% de la energía del universo debería estar en forma de energía oscura

- Con la materia oscura estaríamos en lo mismo, ¿qué es?

- Del restante 30% de la energía, solo un sexto esta compuesto de materia ordinaria como la que existe en la tierra. Al resto le llamamos materia oscura, pues vemos su influencia en el movimiento de las galaxias y en la luz que proviene de objetos muy distantes, pero no hemos podido aún detectarla directamente a pesar de que lo hemos intentado por décadas

- ¿Esto quiere decir que la materia de la que estamos hechos y conocemos solo representa el 5% del universo? ¿No vemos más allá?

- Exactamente, lo cual es muy apasionante. Tenemos aún mucho que aprender del universo

- No lo sabemos e investigan para saberlo, pero ¿qué pueden ser la materia y la energía oscura?

- Hay diferentes explicaciones, ninguna comprobada. Respecto a la materia oscura, podría estar hecha de una partícula elemental (como el electrón) aún no descubierta o de pequeños agujeros negros. Otra alternativa es que en realidad no exista la materia oscura y que lo que observamos sea consecuencia de una ley de gravedad en el Universo diferente a la que existe en la Tierra.

Respecto a la energía oscura, esta podría ser una energía asociada al espacio en sí mismo -una energía de vacío- o también podría ser que necesitemos corregir las ecuaciones de gravedad de Einstein. Cualquier explicación necesariamente significa que el Universo es mas extraño de lo que pensábamos.

- La existencia de la energía oscura es reciente y cambió por completo la concepción de la física que conocíamos hasta entonces. ¿Cómo es posible que la expansión del universo se acelere en lugar de desacelerarse por la atracción de la propia materia conocida? ¿O es que la energía oscura no entiende de gravedad?

- La verdad es que no sabemos prácticamente nada de la energia oscura, no sabemos si está distribuida igualmente en todo el universo, o si siente la gravedad y se aglomera donde hay más materia, no sabemos cómo evoluciona, ni por qué se comporta de la manera que lo hace. Es por esto que proyectos como los cartografiados del Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ) son tan importantes; nos permitirán medir de una forma extraordinariamente precisa cómo el Universo se ha expandido y acelerado. En los próximos años vamos a usar estas mediciones para entender un poco mejor la energía oscura

- ¿Nos encontramos ante una física que nada tiene que ver con la materia que conocemos, aquella de la que estamos hechos?

- Asé es, la física y la materia parecieran ser muy diferentes en la Tierra que en el Universo. Esto es muy sorprendente. Pero también sería muy sorprendente que el Universo fuera muy parecido a como son las cosas en la Tierra. De cualquier forma, es fascinante que seamos capaces de entender, desde nuestro insignificante planeta, escalas de tiempo, de espacio y leyes de la física tan diferentes a las que nos encontramos día a día.

- ¿Qué va a cambiar el día que sepamos qué es la materia y la energía oscura, qué posibilidades va a abrir a la humanidad? ¿O nunca vamos a saberlo?

- Creo que las posibilidades dependen del resultado de estas investigaciones. Por ejemplo, el descubrimiento de la materia oscura como una nueva partícula, sería muy importante para muchas ramas de la física y para entender por qué el mundo es como es. Quizas podríamos entender por qué estamos hechos de materia y no de antimateria. Por otro lado, quizás la energía oscura nos ayudara a crear una teoría de cómo se comporta la gravedad a nivel subatómico, lo que podría encaminarnos hacia una teoría que explique simultáneamente todas las fuerzas de la naturaleza.

- Después surgirán nuevos retos, nuevas preguntas, ¿verdad?, porque estaremos hablando de una física distinta de la que conocemos.

- Eso es una de las cosas más apasionantes de la ciencia, es una búsqueda constante del conocimiento donde cada respuesta genera más preguntas. Pero son preguntas que nos acercan más y más a poder comprender el mundo que nos rodea

- ¿De qué forma el cartografiado del Observatorio de Javalambre va a ayudar a comprender estos dos grandes enigmas del conocimiento científico del siglo XXI?

- El projecto del Observatorio de Javalambre está compitiendo de igual a igual con los cartografiados más avanzados del mundo liderados por EEUU y Japón. Si tenemos algo de suerte tendremos una oportunidad única de poder alcanzar un descubrimiento histórico y trascendental para la física moderna

- La información que va a arrojar el telescopio T250 cada noche es descomunal, imagino que con métodos como el que han desarrollado en el artículo científico que han publicado será más cómodo, o rápido procesar todo eso

- Con el T250 vamos a medir el universo de una forma extremadamente precisa, pero el problema es que hasta ahora no se podían analizar la totalidad de los datos pues involucraban un modelamiento físico muy complejo. El método que hemos publicado abre la puerta a un nuevo tipo de análisis que nos permita extraer más información cosmológica de las mediciones, lo cual incrementará nuestras opciones de nuevos descubrimientos en la física

- Se podrán aprender entonces cosas de la naturaleza de la energía oscura con este proyecto de Javalambre, ¿verdad?

- Eso esperamos y para eso estamos trabajando mucho. Puede ser que la energía oscura nos otorgue por primera vez alguna señal que nos permita entender su naturaleza. Pero el universo es misterioso, quizás la energía oscura se nos escabulla y entonces tendremos que pensar en nuevas formas de seguir la caza

- ¿Qué importancia tiene entonces este proyecto científico instalado en Teruel? Creo que no somos conscientes, pero da la sensación de que mundo de la ciencia mira hacia Javalambre.

- La energía oscura es uno de los problemas más enigmáticos y fundamentales de la física moderna, y cualquier pista que nos ayude a resolverlo es muy importante. Toda la comunidad científica internacional está esperando ansiosa los resultados del OAJ y de otros lugares en el mundo. Pero otro aspecto muy importante de Cefca y del OAJ es que podremos resolver muchísimos otros problemas complementarios al de la energía oscura; la naturaleza de las galaxias, la formacion de estrellas, asteroides, cúmulos de galaxias, entre otros.

- ¿Teruel puede considerarse privilegiado por tener estas instalaciones?

- Definitivamente Teruel ha aparecido en el mapa de la astronomía mundial. Somos un grupo muy pequeño comparado con proyectos similares en otras partes del mundo, pero las instalaciones del OAJ no tienen paralelo en el mundo, lo cual nos da un punto de vista único para poder resolver el problema de la energía oscura

- ¿Cómo es el trabajo del día a día de un astrofísico ante los nuevos retos que plantea la ciencia?

- La astrofísica y la cosmología combinan muchas áreas de la física, desde la relatividad general hasta el comportamiento de un átomo de hidrógeno. Esto hace que sea una actividad algo compleja, pero es tambien lo que lo hace muy atrayente: podemos combinar muchas y diversas áreas de la física para construir un universo desde prácticamente de la nada. Y es impresionante que funcione y podamos explicar que el universo que nos rodea aparece naturalmente como consecuencia de las leyes de la física. Pero el trabajo del día a día de un cosmólogo teórico como yo es menos grandioso. Ocupamos nuestro tiempo creando y mejorando software computacional para la creación y análisis de estos universos virtuales, resolviendo ecuaciones, leyendo y aprendiendo acerca de las investigaciones más recientes publicadas, y pensando en nuevos problemas

- ¿Se destinan suficientes recursos públicos?

- España está en uno de los mínimos históricos respecto al financiamiento público de la investigación básica. Pero por esto mismo es que hay que reconocer el gran esfuerzo que ha hecho Teruel y Aragon en apoyar proyectos científicos como el Cefca y el OAJ. Creo que el desafío es consolidar la inversión que se hace con planes a largo plazo que permitan el desarrollo estratégico de la ciencia y así no perder todo lo que se ha avanzado

- ¿Cómo repercute todo este conocimiento en la vida cotidiana de las personas?

- Los desarrollos en la astronomía han tenido mucha importancia en la sociedad. En el pasado, la tecnología que se ha desarrollado ha repercutido en diferentes áreas en la industria aeroespacial, el sector energías fósiles y renovables, y la medicina, entre otras. Otro aspecto es que la astronomía moderna es intrínsicamente internacional. Hay muchos proyectos que son un ejemplo de cómo las nacionalidades, etnias, religiones, pueden unirse y colaborar en un objetivo que nos beneficie a todos. Creo que esto es sumamente importante de cara a los desafíos futuros que enfrentaremos como sociedad.

- Muchos estamos mirando estos días al cielo para ver las lluvias de estrellas y cuando te abstraes acabas sintiéndote muy pequeño. ¿Cómo se siente usted, porque mira mucho más allá?

- Muchas veces entre modelos matemáticos y computacionales, uno se olvida que lo que estudiamos realmente existe fuera de nuestra mente y abstracción. Por eso, aunque parezca extraño, aún me sorprendo y me siento muy pequeño cuando miro el cielo, pero a la vez me siento muy afortunado de poder contribuir a entender el mundo que nos rodea.

Autor:F.J.M. Teruel