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La historia del Universo es la historia de la materia que se
organiza. En los casi 14 mil millones de años, el Cosmos no ha cesado de
evolucionar, enrareciéndose, enfriándose y estructurándose. Para ello ha sido
necesario un minuto de agitación y cientos de miles de años de espera.
Retroceder en el tiempo y reconstruir ese escenario es el objetivo de la
Cosmología y su herramienta principal, unir el mundo macroscópico de lo muy
grande (galaxias, etc.) con el mundo microscópico de lo muy pequeño (las
partículas elementales).
Pero si bien la historia nos habla de quiénes somos, la
Cosmología habla de lo que nos falta por saber. El Universo está poblado de
lugares oscuros que desafían nuestro conocimiento y que sólo los cosmólogos se
atreven a explorar. Para ellos, mirar el cielo es como asomarse debajo de la
cama, no se trata de visitar otros mundos, sino el lado callado y oculto del que
conocemos. Precisamente, éste es el oficio de Licia Verde, una joven astrofísica
italiana con una extensa experiencia en proyectos de Cosmología de gran
envergadura. Tras su paso por varias universidades americanas, acaba de llegar a
España para incorporarse al Instituto de Ciencias del Espacio (ICE), en
Barcelona, y esta semana se encuentra en Tenerife para participar en la XIX
Escuela de Invierno del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Como en la
Cosmología, no hay nada mejor que ver las cosas desde otro lugar.
Tras el Big Bang, la radiación dominaba sobre la materia. La temperatura era
tan elevada que la agitación térmica impedía que cualquier estructura pudiera
formarse. Fue necesario que el Universo se enfriara para que las fuerzas
pudieran actuar y trazar las primeras combinaciones de materia. Pero la
complejidad no avanza de forma regular. Aunque se creía que la bola de fuego del
Big Bang se había expandido con mucha uniformidad, observaciones más precisas,
como las realizadas por el satélite COBE en los 90, demostraron que el origen
del Universo es bastante más asimétrico.
Como una bola de nieve, las regiones ligeramente más densas que el promedio
desempeñaron el rol de gérmenes de galaxias ya que su atracción arrastró
progresivamente hacia ellas la materia del entorno hasta formar los magníficos
objetos celestes que hoy vemos. En palabras de Licia Verde, "estas pequeñas
fluctuaciones de temperatura y densidad primordial representan las semillas de
las estructuras cosmológicas, que al crecer bajo la acción de la gravedad
formaron las galaxias y los demás objetos."
Para observar estas imperfecciones, los astrónomos han tenido que seguir la
pista a la llamada radiación del Fondo Cósmico de Microondas, una especie de
ruido que emana de todas partes del cielo desde la Gran Explosión. Como lo
hiciera el COBE, otros experimentos han estudiado con detalle este tipo de
radiación. Es el caso del satélite WMAP, en el que Licia Verde ha estado
directamente implicada. "¡El salto entre COBE y WMAP es similar al salto entre
un telescopio de 50 cm y el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), de 10,4 m de espejo
primario!", subraya la investigadora. Pero el progreso del que habla no es
cuestión de tamaño, sino de volumen de información. "Cuando se formuló por
primera vez el modelo cosmológico estándar no encajó bien con las observaciones
ya que los datos obtenidos eran relativamente limitados. Pero, con el WMAP, la
cantidad de datos cosmológicos creció muchísimo", añade.
Sin embargo, en Astronomía, más datos no significa nuevos descubrimientos.
"Como dijo el profesor John Bahcall, cuando en 2003 se anunciaron los resultados
del primer año de funcionamiento del WMAP, ‘no hay nada nuevo'; y ése es el
logro", explica Licia. El satélite consiguió el mapa más detallado hasta la
fecha de las fluctuaciones de la radiación de fondo cósmica. "La Cosmología
-afirma esta investigadora- por fin cuenta con un modelo cosmológico estándar
definido con una precisión sin precedentes en este campo".
EL UNIVERSO PROBABLE
Según Licia, "la Cosmología ha hecho la transición entre una ciencia con
escasos datos a una ciencia basada en datos". Este volumen de información es
"algo relativamente nuevo, pero en los próximos experimentos alcanzará medidas
realmente astronómicas". Cuando la ciencia tiene que trabajar con grandes
cantidades de datos, más de lo que el tiempo de vida de un hombre podría llegar
a analizar, debe recurrir al llamado método estadístico. La estadística nos
dispensa del conocimiento exacto de los estados iniciales y busca determinar
valores medios que caractericen al conjunto. Para Licia, su aplicación es
evidente en el caso de la Cosmología: "¡la estadística está en todas partes!". Y
añade: "Los cosmólogos necesitan poder tratar y analizar esos grandes paquetes
de datos que han hecho posible que entremos en la llamada ‘era de la
precisión'". Precisamente, la estadística es el tema del curso que imparte esta
astrofísica en la XIX Winter School del IAC.
A pesar del orgullo que supone haber trabajado en el análisis y la
interpretación de datos del WMAP, Licia espera con impaciencia las nuevas
misiones, en especial, la que considera "el ferrari del grupo", el satélite
Plank, que será lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en julio
de 2008. "Nos permitirán usar el Fondo Cósmico de Microondas como luz de fondo
para ver un primer plano de las estructuras cosmológicas en el Universo
temprano", añade. Pero mientras los datos de este satélite se hacen esperar,
Licia ha decidido dejar las Américas para embarcarse en un proyecto "100%
español" llamado PAU. "La meta -explica- es cartografiar con precisión la
distribución tridimensional de las galaxias de más de 1 de desplazamiento al
rojo, cuando el Universo tenía la mitad de su tamaño actual, con el fin de
ayudar a revelar la naturaleza de la energía oscura". Lo que más motiva a esta
investigadora es que, "por primera vez, tenemos teóricos y científicos empíricos
de ambos campos, Física de Partículas y Astronomía, trabajando juntos". Algo
bastante insólito en un terreno tan especializado y parcelado como el de la
ciencia. "Si nuestro proyecto tiene éxito, España podría liderar en este campo y
esto supone, sin duda alguna, una gran responsabilidad", asegura.
REALIDADES INVISIBLES
La energía oscura que menciona la investigadora constituye uno de los
rompecabezas de la Cosmología actual. Su esencia nace básicamente de un problema
de espacio. Un volumen cualquiera tiene siempre una energía intrínseca. Si el
Universo está prácticamente vacío, algo debe llenarlo uniformemente. Por ello
también se le llama "energía de vacío". Por supuesto, era sólo una suposición,
pero el reciente descubrimiento de que la expansión del Universo se estaba
acelerando llevó a pensar a los científicos que tal vez la energía oscura
estuviera implicada en el asunto como un tipo de fuerza gravitacional repulsiva.
"La energía oscura es relativamente nueva -afirma Licia-, fue algo completamente
inesperado y supone un auténtico enigma; posiblemente la única forma de
resolverlo sea mirar al cielo, de ahí toda nuestra atención". Hoy, pocos dudan
de su existencia. "Yo diría que la mayoría de la gente que trabaja en Cosmología
y Astronomía está bastante convencida de que hay energía oscura y de que,
además, hay mucha".
Al igual que no somos quienes creemos ser, tampoco el Universo es todo lo que
parece. La Cosmología no se contenta con ver lo sabido, sino también lo que
nadie ve. La energía oscura no es el único elemento hipotético del actual modelo
cosmológico. Estimaciones basadas en los efectos gravitacionales de la cantidad
de materia presente en el Universo sugieren que la densidad que medimos
actualmente es muy pequeña en comparación con la materia total que, según la
teoría del Big Bang, debería haberse creado. ¿Dónde está esa materia perdida? La
Cosmología le ha puesto el original nombre de "materia oscura". Y se cree que la
mayoría de la masa del Universo existe en esta forma. Es decir, la casi
totalidad del Universo está formado por una energía y una materia que no vemos
ni conocemos.
Aunque los astrónomos suponen algunas de sus propiedades, aún no tienen ni
idea de qué puede estar hecha. "La materia oscura es "fría", es decir, las
partículas son pesadas y se mueven por el Universo muy despacio, de lo contrario
habrían emborronado las pequeñas estructuras cósmicas que podemos ver", explica
Licia. Pero aún queda mucho camino por recorrer. "El gran avance -asegura-
vendrá de la mano de los detectores directos de materia oscura y de un
acelerador como el LHC, que podría crear partículas de este tipo, revelándonos
qué es". Y añade: "esperamos que, tarde o temprano, alguien pueda capturar
alguna muestra de materia oscura".
Mientras tanto, demasiadas zonas oscuras están quitando brillo al modelo
establecido. En el mercado de teorías cosmológicas, el Big Bang parece la mejor
opción, aunque su escenario aún está lejos de ser satisfactorio. "El modelo
cosmológico estándar, pese a su éxito, deja muchas cuestiones abiertas: ¿qué es
la materia oscura?, ¿qué es la energía oscura?, ¿qué generó las semillas para la
formación de las estructuras?, ¿cómo se formaron las galaxias y cómo
evolucionaron?, ¿tuvo Einstein la última palabra en cuanto a gravedad?", son
preguntas que formula Licia y que, posiblemente, sean el incentivo que le
impulsa aseguir investigando.
Sin embargo, sabe que ser mujer en su profesión no es tarea fácil. "Creo que
hay mucha menos discriminación de género de la que había antes, pero el asunto
no está resuelto por completo", asegura. "Las estadísticas hablan por sí mismas:
el número de mujeres en el mundo de la ciencia es anti-correlativo con las que
cursan la carrera. La ratio es de alrededor de 50-50 en las licenciaturas,
desciende ligeramente en los doctorandos y sólo unas pocas mujeres llegan a
profesoras".
Sea cual sea el futuro de esta investigadora italiana, no parece estar
arrepentida de trabajar en España. "Me he encontrado con un ambiente científico
bastante estimulante que tiene poco que envidiar a la mayoría de las
instituciones estadounidenses - asegura Licia-; España tiene el potencial de
liderar la próxima generación de proyectos astronómicos; que todo salga bien
dependerá ahora de nosotros, de quienes trabajamos aquí".
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