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En un avance significativo para la cosmología moderna, un equipo de investigadores del Instituto Flatiron, en colaboración con otras instituciones, ha logrado extraer información crucial oculta en la distribución de las galaxias. Este logro ha permitido estimar con precisión cinco de los seis parámetros fundamentales del modelo estándar del universo, superando las técnicas tradicionales en cuanto a precisión y reducción de incertidumbres.
Un nuevo enfoque basado en IA
El método innovador desarrollado, conocido como Inferencia Basada en Simulación de Galaxias (SimBIG), emplea inteligencia artificial para analizar la distribución tanto a gran como a pequeña escala de las galaxias en el universo. En comparación con los métodos convencionales, SimBIG reduce la incertidumbre a la mitad en el parámetro relacionado con la aglomeración de materia, una métrica crítica para comprender la estructura del cosmos. Esta técnica ha demostrado ser tan precisa que sus estimaciones concuerdan estrechamente con las derivadas de otras observaciones cosmológicas, como la radiación de fondo de microondas, también conocida como la luz más antigua del universo.
El poder de las simulaciones
El desarrollo de SimBIG se basa en la creación de 2,000 universos simulados mediante el paquete Quijote, una herramienta avanzada de simulación desarrollada por el CCA. Estos universos virtuales, generados con distintos valores de parámetros cosmológicos, fueron utilizados para entrenar al modelo de IA, enseñándole a identificar patrones y correlaciones en la distribución de galaxias que corresponden a estos valores.
Lo notable de esta aproximación es que las simulaciones fueron diseñadas para imitar datos reales, incluidos los errores introducidos por la atmósfera y los telescopios. Esto permitió al modelo aprender en un entorno que reflejaba con precisión las condiciones observadas en el universo.
Rompiendo barreras con menos datos
Una vez que el modelo fue entrenado, se le presentó un conjunto de datos reales compuesto por 109,636 galaxias observadas por el Baryon Oscillation Spectroscopic Survey. El modelo fue capaz de extraer una cantidad de información tal que sus estimaciones fueron equivalentes a las de un análisis tradicional que hubiese requerido cuatro veces más galaxias. Este avance es crucial, ya que el universo tiene un número limitado de galaxias observables, y obtener más precisión con menos datos amplía significativamente las posibilidades de investigación.
Aplicaciones futuras y la tensión de hubble
El desarrollo de SimBIG no solo representa un avance técnico, sino que también tiene implicaciones profundas para abordar problemas cosmológicos aún sin resolver. Uno de ellos es la conocida tensión de Hubble, una discrepancia en las estimaciones de la constante de Hubble, que mide la tasa de expansión del universo. Las estimaciones actuales difieren según el método utilizado, lo que ha generado un debate significativo en la comunidad científica. El aumento en la precisión que ofrece SimBIG podría ser clave para resolver esta discordancia y ofrecer una visión más clara de la dinámica del cosmos.
La capacidad de extraer información oculta en la distribución de las galaxias marca un hito en la cosmología. Este enfoque no solo refina nuestra comprensión de los parámetros que definen el universo, sino que también abre nuevas vías para investigar la materia oscura, la energía oscura, y la estructura del cosmos en general. A medida que se realicen nuevos estudios en los próximos años, métodos como SimBIG serán esenciales para desentrañar los misterios más profundos del universo.
