Un nou programari permet a voluntaris modelar lents gravitatòries

La matèria fosca és alhora misteriosa i fascinant. Tot i que forma al voltant del 25% de l’univers, els cosmòlegs encara no saben què és; no es pot observar directament, ja que no interactua directament amb la llum. No obstant això, es pot observar indirectament, ja que podem inferir la seva existència per l’efecte que té, per exemple sobre la matèria o sobre els raigs de llum.

Gràcies a la teoria de la relativitat general d’Einstein, sabem que la massa doblega l’espai-temps. Quan un raig de llum passa pel camp gravitatori d’un objecte massiu com una galàxia, passa per l’espai-temps corbats, i així és desviada: apareix en una ubicació (observable) diferent en el cel, amb un lleuger retard en el temps. I com que aquesta deflexió, anomenada lent gravitatòria en aquest context, es pot observar directament la podem utilitzar per detectar matèria fosca.

En un article de la revista Astronomy and Computing, Rafael Küng de la Universitat de Zuric, Suïssa, descriu un nou programari, anomenat  SpaghettiLens, que permetrà a científics aficionats experimentats ajudar en la recerca de matèria fosca modelant lents gravitatòries detectades. “Necessitem urgentment aquesta ajuda”, afirma Küng.

Les lents gravitatòries són rares: Fins ara, els investigadors n’han descobert alguns centenars. Les noves observacions amb noves tecnologies exploren àmplies zones de l’univers i els científics esperen identificar desenes de milers de lents gravitatòries aquesta dècada. Modelar-les i analitzar-les és molt laboriós. “Actualment aquest modelatge ho fan experts manualment; els experiments amb Inteligència Artificial (IA) i l’aprenentatge automàtic han demostrat un cert èxit, però seran força limitats durant uns quants anys més”, explica Küng.

Küng va desenvolupar l’SpaghettiLens en col·laboració amb científics aficionats, que ja tenen experiència en trobar lents a través del seu treball en el projecte SpaceWarps. Quan un científic aficionat mira dades sobre una lent, proporciona una informació gràfica, anomenada diagrama d’espagueti, basada en el Principi de Fermat. Aquest procés genera un model que el científic aficionat pot examinar i depenent dels resultats, el model pot ser reenviat per a l’anàlisi per part d’experts o bé reutjat i el remodelat.

L’observació de la matèria fosca mitjançant lents gravitatòries és important perquè proporciona informació vital sobre l’univers, inclosa informació sobre com es formen les galàxies. SpaghettiLens també té un benefici secundari; ajuda al públic a comprendre més coses sobre el funcionament de la ciència, des de la recerca i el disseny d’estudis fins a l’anàlisi i la publicació de resultats.

Küng anima als investigadors aficionats que deixin les seves zones de confort per treballar en això. “És important explicar al públic, en paraules adequades, com funciona la ciència i per què això és interessant i important”, diu Küng. “També espero demostrar que aquest procés és altament gratificant per la mateixa ciència; sense la col·laboració de voluntaris el meu treball no hauria estat  possible”, afegeix.

Fins i tot el nom “SpaghettiLens” va ser inspiració dels voluntaris, comenta  Küng. Les línies de contorn del gràfic creat sovint s’entrecreuen i creen un “embolic”. Segons Küng, “els voluntaris es referien ràpidament a aquest estat desordenat com a “línies d’espaguetis” i van introduir un pas en el procés de treball on cal netejar les línies de contorn, és a dir, “netejar els espaguetis”. Això els va portar a anomenar al gràfic creat “la imatge espaguetis”.

“SpaghettiLens” és escalable i Küng creu que és adaptable a altres problemes de característiques similars. Està disponible per al seu ús sota llicència MIT i es pot publicar als laboratoris SpaceWarps. El codi font està disponible a GitHub.

(Font: elsevier.com)

Mes informació a Space Warps – HSC i a Night Sky Network – NASA