Por ADELINA PASTOR

"Sabemos que la materia oscura compone aproximadamente el 25% del Universo, pero no sabemos de qué está hecha. Las teorías proponen que se trata de un nuevo tipo de partícula, distinta a todas las que conocemos y que podría ser hasta mil veces más pesada que un protón"

"La gran pregunta es si podemos separar los rayos gamma emitidos por las partículas de materia oscura de aquellos que vienen de materia visible"

"Los métodos bayesianos hacen esto de forma muy eficiente porque permiten incluir más parámetros sobre, por ejemplo, el ruido y usarlos para llegar al resultado final"

Investigador en el Imperial College de Londres, Roberto Trotta es además un apasionado divulgador, colaborador de diversos medios de comunicación y autor de un libro de reciente aparición, The Edge of the Sky, una historia sobre los descubrimientos y misterios de la Cosmología escrita sólo con las mil palabras más usadas del inglés. “La traducción a otros idiomas será un reto”, reconoce con buen humor. Doctorado en Astrofísica, la curiosidad le llevó hasta la estadística, que considera fundamental para interpretar los datos: “La ciencia se hace con teorías, pero también con observaciones: sólo los datos pueden decirte si tu teoría es buena o es sólo una historia. Mi interés por cómo distinguir qué teorías son buenas y cuáles no me llevó a la estadística, porque la estadística es la respuesta, el puente entre la teoría y los datos. A medida que tenemos más teorías y estas se complican, es imposible dotar de sentido a las observaciones sin ella”.

Pregunta: Acaba de publicar su primer libro de divulgación -The Edge of the Sky-, aún no traducido al castellano... 

Respuesta: Es un intento de contar lo que sabemos sobre el Universo de forma breve y usando sólo las mil palabras más comunes del inglés. La historia sigue las aventuras de una científica (student-woman) que investiga la materia oscura desde uno de los mayores telescopios terrestres (Big Seers).  La seguimos desde el ocaso al amanecer en su intento por medir cómo la materia oscura ha afectado a la luz de una galaxia lejana. Y, mientras lo hace, reflexiona sobre cómo ha evolucionado nuestro conocimiento del Universo en los últimos tres mil años y en los misterios que aún quedan por resolver, como la materia oscura o el multiverso.

P: Háblenos del misterio de la materia oscura, entonces... 

R: La materia oscura es uno de los grandes temas de la cosmología moderna. Sabemos que compone aproximadamente el 25% del Universo, pero no sabemos de qué está hecha. Las teorías proponen que se trata de un nuevo tipo de partícula, distinta a todas las que conocemos y que podría ser hasta mil veces más pesada que un protón, la partícula fundamental de la materia visible. A pesar de no poder verla sabemos que es muy abundante – se estima que hay 5 veces más materia oscura que visible- porque podemos ver sus efectos gravitacionales sobre la parte visible del Universo. Es decir, vemos fuerzas gravitacionales en acción en el Universo, pero no vemos la fuente de esa gravedad, por lo que para explicarlos postulamos la existencia de una forma invisible de materia que llamamos “materia oscura”.

P: Entonces, ¿hay alguna prueba experimental de su existencia? 

R: De momento aún no tenemos pruebas, pero sí pistas muy prometedoras. Cuando dos partículas de materia oscura chocan entre sí y se desintegran emiten todo tipo de partículas, entre ellas fotones con alta energía, llamados “rayos gamma”. Estos rayos no pueden observarse desde la Tierra porque la atmósfera los absorbe, pero afortunadamente tenemos satélites como Fermi que, entre otras cosas, también busca señales de materia oscura. Estas señales son más fuertes en aquellos lugares donde la materia oscura es más densa y se producen más colisiones entre partículas... Por eso, una de las regiones que más se estudia son los centros de las galaxias, donde se espera que la densidad de materia oscura aumente. Varios equipos han afirmado haber visto un “exceso” de rayos gamma provenientes de estos centros; más de los esperables de las fuentes “habituales”. Por supuesto, el centro de una galaxia es un lugar con mucha actividad y hay muchas posibles fuentes de emisión para estos rayos. Al final, la gran pregunta es si podemos separar los rayos gamma emitidos por las partículas de materia oscura de aquellos que vienen de materia visible. Varios grupos afirman que se puede y que lo han hecho... lo que no es aún una prueba pero sí un indicio, compatible además con los modelos teóricos y una partícula de materia oscura de entre 10 y 40 veces la masa de un protón.

P: El problema radica entonces en diferenciar las señales... ¿puede la inferencia bayesiana ayudar a ello? 

R: Definitivamente. El problema con los datos es que no sabes qué parte corresponde a la señal que te interesa y qué parte es ruido o señal de fondo. ¿Cómo haces para desentrañarlo? La manera fácil es ignorar la parte que no entiendes, igualarla a cero, pero de ese modo atribuyes más significado a los datos del que realmente deberías. Lo que deberías hacer es construir un modelo que incluya tanto la señal como el ruido y luego eliminar de manera estadística la incertidumbre de la parte del modelo que no te interesa. Los métodos bayesianos hacen esto de forma muy eficiente porque permiten incluir más parámetros sobre, por ejemplo, el ruido, y usarlos para llegar al resultado final... en lugar de presuponer algo y dar por sentado que esa suposición es correcta. Podríamos decir que permiten usar mejor los datos.

P: Así que cuanto más desarrollemos la estadística, mejor entenderemos el mundo...

R: Exacto. Estamos en un momento en el que nuestra comprensión del Universo no depende de la cantidad de datos que tengamos, sino de nuestra capacidad de interpretarlos correctamente. Por tanto la estadística va a jugar un papel cada vez mayor, porque en un futuro vamos a tener diez o cien veces más datos. Imagina, por ejemplo, en el Square Kilometer Array [una plataforma que contará con casi tres mil telescopios en una superficie total de aproximadamente 1 km2] que estará operativo en torno al 2020. Este telescopio recogerá imágenes de todas las galaxias del universo visible, o casi. Y, en ese punto, la cantidad de datos será tan enorme que será imposible de usar a menos que se traten con estadística.

Comité Organizador: Andrés Asensio Ramos, Íñigo Arregui, Antonio Aparicio y Rafael Rebolo.

Secretaría: Lourdes González.

Contactos:

Andrés Asensio Ramos (IAC): aasensio [at] iac.es (aasensio[at]iac[dot]es) y 922605238

Íñigo Arregui (IAC): iarregui [at] iac.es (iarregui[at]iac[dot]es) y 922605465

Prensa:

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Programa: http://www.iac.es/winterschool/2014/pages/about-the-school/timetable.php

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