En vivo
Siga la audiencia de Nicaragua-Colombia en La Haya
La Corte Internacional de Justicia escucha este lunes los argumentos de una demanda que interpuso Managua contra Bogotá por supuestas violaciones a sus derechos sobre el espacio marítimo que le otorgó esa misma corte en 2012.
La Corte Internacional de Justicia escucha este lunes los argumentos de una demanda que interpuso Managua contra Bogotá por supuestas violaciones a sus derechos sobre el espacio marítimo que le otorgó esa misma corte en 2012.
Minimizar
15 Jan 2009 - 9:19 a. m.

Pequeños Universos

Una tarde de agosto de 2008, personas provenientes de toda Medellín se reunieron en el Parque Explora para entender por qué Indiana Jones y los astrofísicos se parecen.

Javier Moreno*

 El expositor era Jaime Forero, un físico bogotano educado en Argentina y Francia que trabaja en el Instituto de Astrofísica de Postdam, cerca a Berlín. Forero, vestido de fotón mensajero, habló de las trayectorias de luces distantes, el alcance de los telescopios y las colisiones de galaxias. Hacia el cierre para todos era claro que, de alguna manera, Indiana Jones y Einstein jugaban en la misma liga:

"Indiana Jones y los astrónomos-astrofísicos son arqueólogos" dice Forero. "Ambos se interesan por cosas que ya no existen. La luz toma un buen tiempo para viajar desde una estrella distante hasta nosotros. Si el Sol desapareciera ahora mismo, solamente nos enteraríamos ocho minutos después. La luz de la galaxia más cercana salió de allá hace dos millones de años, cuando acá había dinosaurios. Mirar objetos distantes es mirar hacia el pasado. Y el trabajo de una buena fracción de gente en astronomía y astrofísica es observar el pasado, para intentar entender la historia del Universo."

La presencia de Forero en Medellín no era accidental: del 12 al 15 de agosto Medellín era el lugar con mayor densidad de astrónomos por metro cuadrado del país, y esta charla era sólo una de las maneras como COCOA 2008, el primer Congreso Colombiano de Astrofísica, había decidido integrarse a la ciudad. El propósito de Iván Zuluaga, organizador del evento, era poner a Medellín a hablar sobre las estrellas por una semana.

Zuluaga es un tipo ocupado. Con 33 años, es profesor del Instituto de Física de la UdeA, coordinador del Grupo de Física y Astrofísica Computacional, y director del Centro Regional de Simulación y Cálculo Avanzado (CRESCA). Además de dictar clases, administrar proyectos asociados a CRESCA y coordinar actividades divulgativas para jóvenes, su interés por la programación de súper-computadores, sumada a su pasión por la astrofísica, lo ha llevado a unir fuerzas con Forero para intentar entender ciertas etapas del proceso que permitió al Universo alcanzar su estado actual.

Lecciones de culinaria cósmica

Entender cómo se formó el Universo es similar a descubrir una receta: sabemos cuál es el resultado, lo hemos disfrutado. Sospechamos los procesos. Por el sabor adivinamos sus ingredientes, sus tiempos de cocción y horneado. Luego experimentamos. ¿Pero cómo? Con la receta basta una estufa y un par de ollas; pero si el plato es el Universo entero, si lo que nos interesa es entender por qué hay estrellas y por qué se agrupan y cómo diablos todo partió de un caldo denso y terminó convertido, millones de años más tarde, en este Universo de planetas y galaxias que tenemos, entonces es necesario convertir el Universo en algo abarcable, un juguete que nos quepa en la cabeza. Necesitamos, en resumen, lo que llaman un modelo.

"Un modelo de Universo es una concepción idealizada (cualitativa y cuantitativamente) del Universo", nos cuenta Zuluaga. "Vivimos en un Universo viejo, extenso y lleno de cosas extrañas. Sin embargo, para poder hacer afirmaciones y predicciones sobre él, no podemos considerarlo en la extensión total de su complejidad.  Es necesario simplificar un poco nuestra visión del mismo, sobre todo para hacerla tratable física y matemáticamente.”

Existen varias formas de modelar el Universo. Por ejemplo, si lo que queremos es entender cómo ha evolucionado su ritmo de expansión, entonces suponemos que toda la materia contenida en él está distribuida de forma homogénea (no tiene lugares particularmente diferentes) e isotrópica (se ve igual en todas las direcciones), y lo único que consideramos es la cantidad total de masa y energía y su distribución en distintas formas.  Estos tipos de modelos son muy tratables en términos matemáticos.  Algunos pueden ser resueltos con lápiz y papel, pero la mayoría requieren un computador. Su solución puede tomar tan solo unos minutos, pero en ella se cuenta una historia de 14 000 millones de años.

Las preocupaciones de Zuluaga y Forero van más allá de la expansión del universo, así que desarrollan programas que simulan pequeños universos donde cada cuerpo importa. Modelos que contienen, digamos, decenas de miles de galaxias (tantas como las que se observan en nuestro vecindario cósmico). Desde lejos parecen un gigantesco juego de billar con bolas diseñadas para atraerse las unas a las otras partiendo de posiciones iniciales fijas e impulsándose todas al mismo tiempo en diferentes direcciones y velocidades. Esto, sin embargo, no es algo que pueda hacerse en un computador común y corriente. En un computador casero, una hora de cálculos apenas bastaría para simular una diez milésima de la edad total de nuestro universo. Por eso Zuluaga recurre al cluster de CRESCA, un súper-computador con cien procesadores y cien gigas de RAM, reduciendo el tiempo de procesamiento de meses a apenas semanas.

Tras el rastro de lo invisible

El objetivo de su investigación es entender algunos de los procesos que rigen la formación de las galaxias. En particular les interesa el comportamiento de la materia oscura, una especie de engrudo de partículas invisibles que en teoría sostiene a las galaxias en su sitio.

La existencia de la materia oscura es una sospecha que obsesiona a los astrónomos desde los años treinta. Fue Fritz Zwicky quien, calculando cuánta materia había en el Universo, descubrió que hacía falta una buena cantidad de masa para explicar la estructura visible allá arriba. Observaciones durante los años 70 parecieron confirmar sus sospechas: todo indicaba que hay una masa invisible, imposible de detectar por nuestros telescopios, que sin embargo ejerce suficiente fuerza gravitacional para mantener bien empacadas a las galaxias. Hoy los físicos estiman que un 80% de la masa del Universo está compuesta de esa materia misteriosa. Capturarla, pese a su aparente abundancia, ha resultado una tarea difícil.

Los esfuerzos para entender la materia oscura se dividen escuetamente en dos frentes: Por un lado están aquellos que intentan capturarla enviando redes al espacio, como cazando mariposas. Este año, experimentos que se valen de globos aerostáticos y detectores de rayos cósmicos en la Antártida, así como mediciones del satélite internacional Pamela, reportaron emisiones inusuales de antimateria que podrían ser explicadas por choques de materia oscura. Estas observaciones, esperan, darán pie a próximos experimentos para atraparla en el gigantesco acelerador de partículas inaugurado hace pocos meses en Ginebra.

El equipo de Medellín trabaja en el frente complementario: en lugar de pescar partículas con la esperanza de encontrar evidencia directa de la existencia de la materia invisible, desarrollan modelos basados en lo conocido, en lo que se ve, para luego intentar adivinar cuáles deberían ser las reglas que permiten que la materia oscura y la luminosa de sus pequeños universos interactúen y se produzca un universo como el que vemos; uno en el que la materia oscura sirve de soporte a las galaxias conformadas de materia luminosa.

"Es interesante", dice Zuluaga, "cómo en este ciclo de vida de los modelos cosmológicos se empieza por las observaciones y se termina en ellas.  La realidad (tal y como creemos que nos es dada por los instrumentos) es la reina de todo este paseo, aunque en la mitad sea necesario olvidarla un momento para poder seguir adelante."

Medellín de cara a las estrellas

Esto es apenas la punta visible de un proyecto que busca convertir a Medellín en la capital nacional de la astronomía. Durante los últimos años el grupo liderado por Zuluaga ha fortalecido sus relaciones con centros de investigación en el exterior, colaborando entre otros con el Instituto Científico del Telescopio Hubble, y equipos en Europa, Estados Unidos y Suramérica. Sumado a esto, a partir de 2009, un programa de pregrado en astronomía pionero en esta zona de Latinoamérica iniciará su funcionamiento. El programa espera atraer estudiantes de todo el país interesados por las ciencias espaciales. Forero planea vincularse al grupo de manera permanente en 2011.

Para 2009, además, el grupo se unirá a la celebración mundial del Año de la Astronomía convocado por la UNESCO con actividades de divulgación que una vez más pongan a Medellín a mirar a las estrellas. COCOA, está visto, fue sólo el principio.

*Matemático

Temas relacionados

Universo
Comparte: