Primeros datos de Euclid, la 'máquina de descubrimiento definitiva'

Ahora, su primer conjunto de datos acaba de ser hecho público por la ESA, y en él se incluye una vista previa de sus imágenes de espacio profundo, esas con las que Euclid medirá cómo y a qué velocidad se alejan de nosotros las galaxias y revelará, por fin, lo rápido que el Universo entero acelera, haciéndose cada vez mayor. En las nuevas imágenes, cientos de miles de galaxias de múltiples formas y tamaños nos permiten, desde este primero momento, hacernos una idea de cómo se organizan a gran escala en la vasta red cósmica.

Dividida en tres mosaicos que cubren una inmensa área del cielo, las imágenes incluyen también numerosos cúmulos de galaxias, núcleos galácticos activos y fenómenos transitorios (explosiones, emisiones masivas de radiación, etc), así como la primera clasificación de más de 380.000 galaxias y 500 candidatos a lentes gravitacionales compilados gracias a los esfuerzos combinados de la inteligencia artificial y la ciencia ciudadana. Todo lo cual prepara el escenario para la amplia gama de datos sobre el 'Universo oscuro' que Euclid irá revelando durante los próximos años.

Noticia Relacionada

La expansión del Universo podría no ser como pensábamos

José Manuel Nieves

La publicación de los primeros resultados finales del proyecto DES (Dark Energy Survey) apunta a que la energía oscura no es constante, sino que cambia con el tiempo

«Una vez más -asegura Carole Mundell, directora de Ciencia de la ESA- , Euclid se muestra como la máquina de descubrimiento definitiva. Está estudiando galaxias a la mayor escala, permitiéndonos explorar nuestra historia cósmica y las fuerzas invisibles que dan forma a nuestro Universo. Con la publicación de los primeros datos del sondeo de Euclid, estamos desbloqueando un tesoro de información para que los científicos se sumerjan y aborden algunas de las preguntas más intrigantes de la ciencia moderna. Con esto, la ESA cumple su compromiso de asegurar el progreso científico para las generaciones venideras».

Se podría decir que hasta ahora Euclid se ha limitado a echar un primer 'vistazo' a las tres áreas del cielo que en el futuro explorará con mucha más profundidad. Y aún así los resultados son impresionantes. En solo una semana de observaciones y con un único escaneo de cada una de las tres regiones, el telescopio ha detectado ya millones de galaxias, las más lejanas a 10.500 millones de años luz de distancia. Las imágenes de campo profundo también contienen una pequeña población de cuásares extremadamente brillantes y que están mucho más lejos. En los próximos años, Euclid volverá a escanear estas tres regiones decenas de veces, capturando muchas más galaxias lejanas y haciendo que estos campos sean cada vez más 'profundos' de aquí al final de su misión nominal en 2030.

Sin embargo, este primer vistazo, que abarca 63 grados cuadrados del cielo, el área equivalente a más de 300 lunas llenas, ya nos permite hacernos una idea de la escala que tendrá el gran atlas cósmico de Euclid cuando la misión esté completa. Un atlas que cubrirá un tercio de todo el cielo (14.000 grados cuadrados) con el mismo detalle y alta calidad de los que el telescopio ha hecho gala en estas pruebas.

«Es impresionante cómo una sola observación de las áreas del campo profundo ya nos ha proporcionado una gran cantidad de datos que se pueden utilizar para una variedad de propósitos en astronomía -dice Valeria Pettorino, científica del proyecto Euclid de la ESA-: desde formas de galaxias hasta lentes fuertes, cúmulos y formación estelar, entre otros. Observaremos cada campo profundo entre 30 y 52 veces durante la misión de seis años de Euclid, mejorando cada vez la resolución de cómo vemos esas áreas, y el número de objetos que logramos observar. Solo piensen en los descubrimientos que nos esperan».

Para conseguir los espectaculares resultados previstos, Euclid medirá con gran precisión la gran variedad de formas y la distribución de miles de millones de galaxias con su instrumento de imagen visible de alta resolución (VIS), mientras que su instrumento de infrarrojo cercano (NISP) resultará esencial para calcular las distancias y las masas de las galaxias. Las imágenes recién publicdas, a pesar de ser las primeras, ya permiten hacer ambas cosas con cientos de miles de galaxias individuales, y han empezado ya a dibujar cómo esas galaxias se organizan a gran escala, en forma de largos filamentos en la red cósmica. Hilos de luz en los que la materia ordinaria y la materia oscura se entrelazan y permiten que las galaxias mismas se formen y evolucionen.

«El potencial completo de Euclid para aprender más sobre la materia oscura y la energía oscura a partir de la estructura a gran escala de la red cósmica -dice por su parte Clotilde Laigle, científica del Consorcio Euclid- sólo se alcanzará cuando haya llevado a cabo su sondeo completo. Sin embargo, el volumen de esta primera publicación de datos ya nos ofrece un primer vistazo único a la organización a gran escala de las galaxias, que podemos utilizar para aprender más sobre la formación de galaxias a lo largo del tiempo».

Dentro de seis años, al final de su misión, se espera que Euclid haya capturado imágenes de más de 1.500 millones de galaxias y enviado alrededor de 100 GB de datos cada día. En total, un conjunto gigantesco de información que brindará increíbles oportunidades de nuevos hallazgos, pero que supondrá también enormes desafíos a la hora de buscar, analizar y bucear en esos datos. Por eso, el avance de los algoritmos de inteligencia artificial (IA), junto a la ayuda de miles de voluntarios y expertos en ciencia ciudadana, jugarán un papel fundamental en el proceso de análisis.

«Estamos en un momento crucial en términos de cómo abordamos los sondeos a gran escala en astronomía -explica Mike Walmsley, experto en algoritmos de aprendizaje-. La IA es una parte fundamental y necesaria de nuestro proceso para explotar completamente el vasto conjunto de datos de Euclid. Estamos construyendo las herramientas y proporcionando las mediciones. De esta manera, podemos ofrecer ciencia de vanguardia en cuestión de semanas, en comparación con el proceso de análisis de años de duración del pasado».

Un hito importante en este esfuerzo es el primer catálogo detallado de más de 380.000 galaxias, que han sido clasificadas según características como brazos espirales, barras centrales y las colas de marea que marcan a las galaxias en proceso de fusión. El catálogo ha sido creado por el algoritmo de IA 'Zoobot', alimentado durante un mes entero el año pasado en Galaxy Zoo por 9.976 voluntarios humanos, que trabajaron juntos para enseñar al algoritmo a reconocer las características de las galaxias.

Este primer catálogo apenas representa el 0,4% del número total de galaxias de resolución similar que se espera que se fotografíen durante la vida útil de Euclid. El catálogo final ayudará a los científicos a rsaber cómo se forman los brazos espirales y cómo crecen los agujeros negros supermasivos. «Euclid es una mina de oro de datos -añade Clotilde Laigle- y su impacto será de gran alcance, desde la evolución de las galaxias hasta los objetivos cosmológicos de la misión».

Además de las galaxias, también se ha publicado un catálogo de 500 candidatos a lentes gravitacionales fuertes, casi todos previamente desconocidos. La luz que viaja hacia nosotros desde galaxias distantes se curva y distorsiona al 'rodear' a la materia normal con la que se encuentra en el camino. Este efecto se llama lente gravitacional y es una de las herramientas que Euclid utiliza para revelar cómo se distribuye la materia oscura en el Universo.

Cuando las distorsiones son muy evidentes, el fenómeno recibe el nombre de 'lente fuerte', que puede resultar en características como anillos de Einstein, arcos y lentes de imágenes múltiples, ya que la distorsión causada por el desvío de la luz crea efectos visuales y amplía los objetos del fondo como si fuera una lupa.

Así, y utilizando un barrido inicial de modelos de IA, seguido de inspección de ciencia ciudadana, verificación y modelado de expertos, este primer catálogo de 500 candidatos a lentes gravitacionales fuertes servirá como modelo para que Euclid capture, para 2026, primera fecha prevista de publicación de datos cosmológicos, unos 7.000 nuevos candidatos, que aumentarán hasta los 100.000 al final de la misión. En total, 100 veces más de los que se conocen actualmente.

Pero el nuevo telescopio europeo también podrá medir lentes 'débiles', cuando las distorsiones de las fuentes de fondo son mucho menores. Tales distorsiones solo se pueden detectar analizando grandes cantidades de galaxias de forma estadística. En los próximos años, Euclid medirá las formas distorsionadas de miles de millones de galaxias a lo largo de 10.000 millones de años de historia cósmica, proporcionando así una vista inédita y en 3D de la distribución de la materia oscura en el Universo.

Todo un océano de nuevos conocimientos, pues, que no ha hecho más que empezar.