“Observar mil millones de estrellas implica un cambio en la forma de hacer astronomía”

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Solo faltan unos meses para que la Agencia Espacial Europea ponga en órbita el GPS más preciso de nuestra galaxia: la misión Gaia. La nave censará millones de estrellas, localizará asteroides, quásares y objetos celestes desconocidos hasta el momento. Luis Manuel Sarro (Madrid, 1970), físico solar e investigador del Departamento de Inteligencia Artificial de la UNED, participa en la misión.

Luis Sarro, en su despacho de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática de la UNED.

Luis Sarro, en su despacho de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática de la UNED.

Desde el instituto le fascinaba la física. Su carácter racional le empujó a estudiarla en la universidad pero como la razón no está reñida con el corazón, se inclinó por la rama más poética, la astronomía. Con su tesis de física solar bajo el brazo, Luis Manuel Sarro llegó a la UNED en el año 2000, donde compatibiliza su gran pasión con las técnicas más avanzadas de Inteligencia Artificial.

¿Cuál es su función en Gaia?
Una misión que va a observar mil millones de estrellas implica un cambio de paradigma total en la forma de hacer astronomía. Mil millones de estrellas es algo descomunal y vamos a ver de todo. ¿Quién le va a decir al científico que de esos mil millones de estrellas, él es experto en esas o en aquellas? Hay un consorcio [denominado DPAC] que se encargará del procesamiento y análisis de los datos y que va a poner esa cantidad de información en un punto en el que la comunidad científica pueda explotarla. Yo estoy justamente ahí.

¿Y cómo analizará esos datos?
Estoy aplicando técnicas de minería de datos para caracterizar esos objetos. Utilizaré técnicas de Inteligencia Artificial para extraer conocimiento de los datos y etiquetarlos. Por otra parte, usaré técnicas llamadas de clasificación no supervisada. Es posible que al observar tantísimos millones de estrellas, Gaia detecte nuevos tipos de objetos que no se habían observado hasta ahora. Caracterizaríamos mal esos cuerpos si utilizáramos un patrón basado en lo que sabíamos antes de Gaia. Con la ayuda de estas técnicas de clasificación, mi trabajo consistirá en analizar los datos desde una mirada virgen.

Una función indispensable para el estudio científico posterior.
Si todos esos datos los diéramos en bruto a la comunidad científica, cada uno de los investigadores tendría que ponerse a analizar una base de datos que, en sí misma, no cabe en los ordenadores que tenemos en nuestros centros. Nosotros lo hacemos porque detrás tenemos una infraestructura muy grande, de grandes redes de supercomputadoras.

¿Qué contribución española hay en la misión?
El núcleo central de la aportación está en la Universidad de Barcelona porque ellos han estado muy involucrados en Hipparcos, la misión anterior. En la UNED estoy yo como único investigador principal, junto con mis estudiantes, y luego hay un grupo de investigación en Galicia, en la universidad de Coruña. También hay un equipo de personas del Centro de Astrobiología.

¿Qué tipo de estudiantes le acompañan?
Ahora mismo hay 4 estudiantes de doctorado y otros 4 que han terminado el trabajo de fin de master. La UNED aparece como un centro en el que participa bastante personal. Ahora estamos en una fase de desarrollo de software. Si no hubiera sido por todos los estudiantes que han trabajado conmigo, hace mucho tiempo que tendría que haber dejado esto o hubiera tenido que decir que no a muchas cosas.

El panel solar de Gaia desplegado cubre un área de 100 metros cuadrados.

El panel solar de Gaia desplegado cubre un área de 100 metros cuadrados.

Para medir tantos objetos celestes, ¿la clave de la misión está en la precisión?
En realidad los instrumentos de Gaia no son extraordinariamente potentes. Su objetivo fundamental es medir distancias, medir la distancia a la que están las estrellas y medir la posición en el cielo, en la esfera celeste. Es como si fuera una esfera de la Tierra, en la que puedes colocar cualquier punto y los GPS te dicen su latitud, longitud y altitud. En la esfera celeste puedes hacer lo mismo.

¿Y cómo van a conseguir tal precisión?
La latitud y longitud se pueden medir con relativa facilidad. Gaia lo va a hacer con mayor precisión que ninguna otra misión pero lo que realmente la hace única es en la medida de distancias. Es el mismo experimento que cuando miras a un objeto lejano y te tapas un ojo y luego, el otro. Como están en posiciones distintas, tu dedo pulgar se mueve respecto al fondo, que está más distanciado. Gaia no va a guiñar un ojo pero como va a estar dando vueltas alrededor
del Sol, va a mirar a las estrellas desde muchas posiciones distintas. Cada medio año se habrá movido al otro lado del Sol y los objetos que están más cercanos, los de nuestra propia galaxia, se habrán desplazado respecto a los objetos que

Imágenes: ESA - C. Carreau.

Imágenes: ESA – C. Carreau.

están muchísimos más alejados que son los quásares, los objetos más alejados del universo. Los quásares son el sistema de referencia respecto al que nosotros vamos a medir. Si eso lo hacemos durante cinco años, tendremos unas medidas con una precisión extraordinaria.

Lo más importante, por tanto, ¿es repetir las mediciones?
Es una combinación de las dos cosas: observar todo el cielo durante muchos años y con instrumentos precisos. Nos enfrentamos a un problema que tiene mil millones de ecuaciones, con mil millones de incógnitas, una por cada estrella. Tenemos que resolver ese sistema de ecuaciones. No se pueden medir cosas tan pequeñas, tan lejos, solamente porque los instrumentos sean muy precisos. Influye que vamos a repetir las mediciones durante cinco años.

Aunque esta misión va a analizar nuestra galaxia, ¿se estudiarán también otras?
Sí. Nuestra galaxia no está aislada, tiene galaxias satélites. Se han descubierto galaxias que estaban siendo absorbidas por nuestra Vía Láctea, por la gravedad. Igual que la Tierra nos atrae a nosotros, nuestra galaxia atrae a otras cercanas, las deforma y acaban siendo absorbidas. Esos brazos que están cayendo hacia nuestra galaxia también los vamos a estudiar. También podremos hacer medidas de estrellas de las Nubes de Magallanes pero, desgraciadamente, Gaia no podrá ir más allá.

¿En qué posición se ubicará la nave?

Va a dar vueltas alrededor del Sol, en la línea que une el Sol y la Tierra pero un millón y medio de kilómetros detrás, en un punto que se llama de Lagrange, en L2. Esos puntos son famosos porque son especialmente estables. No puedes colocar tu nave en una zona que sea inestable y que tengas que corregir su posición gastando combustible. L2 es semiestable. Los mecanismos de corrección son muy sencillos y no tendremos que poner mucho combustible en Gaia para corregirlo. En concreto, está en una órbita alrededor de ese punto porque a L2 no le llega luz solar. Orbitará a su alrededor, fuera de la zona de sombra, para que le llegue la energía del Sol a los paneles solares.

Recreación de Gaia en el espacio. Imagen: Medialab.

Recreación de Gaia en el espacio. Imagen: Medialab.

 

¿Conoceremos los orígenes de la Vía Láctea?
Gaia nos va a permitir conocer muy bien nuestra galaxia, conocerla químicamente. Por eso, vamos a entender muy bien la historia de la Vía Láctea, lo que se llama arqueoastronomía galáctica. Conoceremos cómo se formó y cómo ha evolucionado, y eso nos va a permitir entender la evolución de otras galaxias, entendiendo mejor la historia de nuestro universo. Esa arqueoastronomía galáctica es el objetivo fundamental de Gaia, pero hay otras muchas cosas que se pueden hacer.

Y aquí entra en juego la teoría de la relatividad de Einstein.
Efectivamente, Gaia también va a comprobar las predicciones de la relatividad general y formará parte de una búsqueda en la que ya participan muchos físicos teóricos, para mejorar esta teoría. La relatividad general es una teoría exitosa pero está frustrando a los científicos porque no encaja en el marco general de la física teórica. Como Gaia va a medir la posición de los objetos, va a ser capaz de medir cambios en la posición de las estrellas con mucha precisión. Algunos se producirán porque la luz de esa estrella pasa cerca de otra. Midiendo cómo cambia la trayectoria de los rayos de luz, hay científicos interesados en hacer tests de la relatividad general y ver si en esa constante, que según la teoría de la relatividad general vale 1, nosotros somos capaces de medir desviaciones de una parte en 100.000. Hasta ahora, cada vez que ha ocurrido esto, los experimentos han confirmado la teoría de Einstein. Ya veremos si Gaia nos da esa sorpresa.

¿A dónde llegarán los datos que enviará Gaia?
Existen dos antenas, ubicadas en Nueva Norcia (Australia) y otra aquí, en Cebreros (Ávila). Como están en puntos opuestos del planeta, cuando una deja de “verlo”, la otra empieza. Así, siempre lo tienes controlado. Esas son las antenas que reciben los datos y mandan órdenes. Luego está el centro de control, el ESOC, en Darmstadt (Alemania), donde se encuentran los técnicos que analizan la telemetría del satélite.

Desconocemos el 96% del universo. ¿Con Gaia conoceremos algo más?
No, no se va a disminuir este porcentaje pero tendremos datos nuevos. Con Gaia vamos a medir dónde está la masa de nuestra galaxia, dónde están las estrellas y cómo se mueven. Además, gracias a las leyes de la física, vamos a poder inferir cómo está distribuida la materia oscura. No vamos a averiguar qué son la materia ni la energía oscura, por eso vamos a seguir desconociendo el 96% pero por lo menos, vamos a saber cómo está distribuida esta materia oscura en el espacio. Ahora creemos que está localizada en un halo alrededor de la galaxia pero no lo sabemos.

ESA-Gaia

Para más información:

Laura Chaparro OTRI-UNED

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