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”. Buena suerte.

A lo largo de las dos semanas de la Escuela de Invierno, los medios de comunicación tendrán a su disposición toda la información relacionada con la misma (Entrevistas, Fotos y Vídeos), en la página web de Sala de prensa/Press Room de esta Escuela:  http://www.iac.es/winschool2007/pages/press-room.php

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