El 11 de marzo, la NASA puso en órbita un nuevo telescopio espacial para explorar los orígenes del universo. La misión utilizará un sofisticado software, desarrollado en el Laboratorio de Cosmología de Arizona de la Universidad de Arizona, para analizar datos y ayudar a los astrónomos a comprender qué sucedió en la primera billonésima de segundo después del Big Bang.
SPHEREx (Espectrofotómetro para la Historia del Universo, Época de Reionización y Explorador de Hielos) es una misión de la NASA que utilizará un telescopio de campo amplio para recopilar datos ópticos e infrarrojos de más de 450 millones de galaxias, así como de más de 100 millones de estrellas en la Vía Láctea, a lo largo de dos años. La Universidad de Arizona es socia de la misión, junto con el Instituto de Tecnología de California, el Laboratorio de Propulsión a Chorro, Ball Aerospace y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea, entre otros.
La misión tiene tres objetivos. Dentro de la Vía Láctea, buscará indicios de hielo de agua, un componente clave en la búsqueda de vida fuera de la Tierra. Investigará el origen y la historia de las galaxias mediante una técnica relativamente nueva llamada mapeo de intensidad. Además, explorará la profunda historia temprana del propio universo.
Los investigadores de SPHEREx están interesados en comprender qué sucedió durante la época inflacionaria, cuando el universo se expandió exponencialmente en la primera fracción de segundo tras su nacimiento. En el momento de la inflación, diminutas fluctuaciones cuánticas (pequeñas irregularidades) se expandieron rápidamente.
Estas fueron las semillas del universo primitivo que finalmente dieron lugar a la formación de galaxias. Las precisas capacidades infrarrojas de SPHEREx permitirán a la misión medir la distribución de las galaxias para comprender los matices de este proceso inflacionario.
Los investigadores del Laboratorio de Cosmología de Arizona también están interesados en lo invisible. Las galaxias rastrean la presencia de materia oscura, que se cree que jugó un papel en la formación de galaxias y la evolución del universo.
«Buscamos trazadores», dijo Tim Eifler, profesor asociado de astronomía en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. Las galaxias rastrean la presencia de materia oscura. Donde hay muchas galaxias, es probable que haya mucha materia oscura debido a la gravedad.
SPHEREx es único, ya que medirá todo el cielo varias veces durante su misión de dos años.
«Esperamos ver las huellas del universo primitivo creando el mapa 3D de galaxias más grande que jamás haya existido», afirmó Elisabeth Krause, profesora asociada de astronomía y física, quien lidera el equipo de la Universidad de Arizona para la misión.
El mapa de SPHEREx incluirá millones y millones de estrellas y galaxias. Krause y su equipo del Laboratorio de Cosmología de Arizona condensarán el catálogo de galaxias en unas pocas estadísticas resumidas: un proceso extraordinariamente preciso que implica contar pares de galaxias en función de su separación entre sí.
Para la misión, el exestudiante postdoctoral de la Universidad de Arizona, Yosuke Kobayashi, desarrolló un modelo matemático complejo para identificar información relevante sobre las galaxias y descartar la información innecesaria. Para utilizar las descripciones matemáticas de Kobayashi en SPHEREx, el Laboratorio de Cosmología de Arizona necesitaba codificar las ecuaciones y desarrollar un software capaz de analizar datos y construir modelos precisos del universo. El laboratorio ha recurrido al aprendizaje automático para acelerar el software.
El sistema de computación de alto rendimiento de vanguardia del campus de la Universidad de Arizona hace posible este tipo de innovación, según el equipo de investigación.
«La velocidad computacional siempre ha sido un obstáculo a la hora de predecir lo que vemos en el universo», afirmó Eifler. «Estamos entrenando una red neuronal con algunas de estas ecuaciones, y cuando posteriormente ejecutemos el análisis, será mucho más rápido».
Una vez que SPHEREx esté en órbita, comenzará el siguiente capítulo de trabajo en el Laboratorio de Cosmología de Arizona: tomar el vasto catálogo de datos y comenzar a limitar los modelos cosmológicos que ayudarán a revelar lo que sucedió en los albores de los tiempos.
Con información de The University of Arizona
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