Joven investigador del Observatorio recibe importante premio internacional

Novedades on 29 Jul , 2021

Se trata de Carlos Mauricio Correa, científico  que estudia lo que se conoce en astronomía como vacíos cósmicos.

El premio otorgado “ICTP-SAIFR en Gravedad Clásica y Aplicaciones” reconoce tesis doctorales realizadas en América Latina de excelente calidad y logros en el área de gravedad clásica y sus aplicaciones en las ramas de ondas gravitacionales, astrofísica y cosmología.

La institución otorgante es el ICTP – South American Institute for Fundamental Research (ICTP-SAIFR), un centro sudamericano de física teórica creado en colaboración con el Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP), ubicado en Italia, la Universidad Estatal de São Paulo (UNESP) y la São Paulo Research Funding Agency (FAPESP).

El premio anual consiste en un certificado, una suma monetaria y una invitación para presentar la tesis en el congreso del ICTP-SAIFR sobre gravedad clásica y aplicaciones a realizarse el próximo año en São Paulo.

El comité evaluador de las tesis presentadas estuvo integrado por reconocidos científicos del ámbito internacional, incluyendo a Vitor Cardoso (CENTRA/IST, U. Lisboa), Rodrigo Fernandez (U. Alberta), Walter Goldberger (Yale U.), Gabriela Gonzalez (Louisiana State U.), Luis Lehner (Perimeter I.) y Marcelle Soares-Santos (U. Michigan).

Sobre el trabajo de investigación

En la década de 1920, Edwin Hubble descubrió que el Universo se está expandiendo. Luego, en la década de 1990, se descubrió que no sólo se está expandiendo, sino que lo hace aceleradamente. A partir de entonces, las investigaciones posteriores no han hecho más que revalidar este resultado gracias al progreso en la precisión de las mediciones.

Este extraño fenómeno puede explicarse planteando la existencia de una nueva componente que permea el Universo, además de las ya conocidas materia y radiación. Esta componente es la que los astrónomos denominan como energía oscura.

Desde el punto de vista teórico, hay quienes piensan que la energía oscura podría estar asociada a la energía intrínseca del vacío o a la constante cosmológica presente en las ecuaciones de Einstein. Estas son las ecuaciones fundamentales de la relatividad general, teoría que describe las interacciones gravitatorias responsables de la evolución global del Universo. El estudio de la evolución cósmica corresponde al área de la cosmología, una rama de la física y la astronomía.

La energía oscura representa el 70% del contenido energético global del Universo. En contraste, la materia representa el restante 30%. A su vez, de este 30%, sólo el 5% consiste en materia ordinaria, aquella resumida en la tabla periódica de los elementos. El resto es materia oscura. Resulta sorprendente aceptar que ignoramos la naturaleza verdadera del 95% del Universo. Esta problemática es uno de los misterios fundamentales de la Naturaleza.

De esta manera, resulta sumamente importante diseñar experimentos para testear distintos modelos teóricos de energía oscura. Entre los más importantes, se pueden mencionar: los diagramas de Hubble usando supernovas, el estudio de las anisotropías del CMB (fondo cósmico de microondas, una radiación remanente del Big Bang) y el estudio de la estructura a gran escala.

Es aquí donde entran en juego los vacíos cósmicos (voids en inglés). Los voids son vastas regiones vacías del Universo. Por la acción de la gravedad, la materia se va a agrupando, formando así distintas estructuras tales como galaxias, grupos de galaxias, cúmulos de galaxias, y aún estructuras más grandes, como filamentos y paredes cósmicas. Complementariamente, en este proceso, las galaxias van dejando atrás extensas regiones de baja densidad, casi vacías, emergiendo así los voids.

Al ser las estructuras observacionales más grandes que existen, los voids codifican valiosa información acerca de la geometría y expansión del Universo, por lo que resultan ideales para estudiar el fenómeno de la energía oscura. Además, los enormes relevamientos modernos de galaxias permiten que el estudio de los voids sea realmente factible, alcanzando una alta precisión en las mediciones.

En eso se ha basado la tesis de Carlos Correa, en el estudio de los voids como candidatos cosmológicos prometedores para el estudio de la

Simulación Millennium XXL, uno de los universos simulados por computadora más grandes que existen. Esta simulación fue usada en la tesis doctoral para estudiar las propiedades físicas de los voids. Se aprecia cómo la materia forma distintas estructuras, como cúmulos y filamentos. Los voids son los espacios vacíos entre ellos. Gentileza del Dr. Raúl Angulo, colaborador de los proyectos.

energía oscura. “Hemos desarrollado un test cosmológico robusto a partir de la identificación de voids en el Universo. Para ello, empleamos una herramienta estadística denominada función de correlación, la cual contiene información acerca de los campos de densidad y velocidad de las galaxias que rodean a los voids, lo que nos permite conocer algunas propiedades importantes de la energía oscura” explica el investigador y ganador del premio. “Desarrollamos un nuevo método para estimar la función de correlación, basado en proyecciones de la misma. Este método ha demostrado tener ventajas significativas con respecto a otras técnicas tradicionales para medirla. Nuestro test fue calibrado usando uno de los universos simulados por computadora más grandes que existen, la simulación Millennium XXL”, agrega Correa.

Otro dato relevante que relata el astrónomo, es el estancamiento que sufrieron las investigaciones de voids por parte de la comunidad científica. “Resulta que las propiedades estadísticas de la población de voids observada difieren notablemente de las predichas por la teoría, impidiendo así el correcto modelado y diseño de tests cosmológicos. Hemos abordado esta problemática, detectando las causas de estas diferencias, y lo que es más importante aún, es que las hemos podido explicar mediante argumentos físicos. Esto nos permitió corregir los modelos existentes y lograr así conclusiones correctas y confiables. El origen de esta problemática reside en la dinámica de las galaxias y en cuestiones inherentes a la geometría global del Universo. Ahora estamos en condiciones de poner en marcha nuestro test basado en voids y contrastar con los resultados obtenidos mediante otros experimentos, como los de supernova y del CMB”, relata Correa, y manifiesta que esto es parte de los estudios que están llevando a cabo actualmente.

Tesis

La tesis doctoral se compone de 3 papers, 2 ya publicados y el otro actualmente en referato. Todos en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), revista de punta en el área de estructura a gran escala y cosmología observacional. Para acceder a los trabajos publicados Haga click Aqui

Paper  1Paper2Paper 3

 

 

Agradecimientos y motivaciones por Carlos Mauricio Correa
Es un premio muy importante para mi carrera, un reconocimiento muy gratificante a todo el esfuerzo y entusiasmo puestos en el trabajo de investigación. Quiero resaltar que el camino que hay que seguir para concretar un proyecto de investigación nunca es fácil, siempre hay obstáculos difíciles de superar y que demandan mucho empeño y sacrificio. En este sentido, debo agradecer a mis colaboradores, quienes contribuyeron sustancialmente a mi formación. Quiero agradecer especialmente a Nelson y Ariel, quienes me invitaron a sus respectivos institutos, en Chile y Alemania, para realizar parte de los proyectos, lo que me permitió además, exponer mi trabajo en congresos y seminarios fuera de mi instituto, como así también, conocer a otros colegas que trabajan en lo mismo que yo. Asimismo, quiero agradecer a Dante, quien no sólo fue un brillante director, sino también un amigo y mentor, siempre presente en las situaciones buenas, pero sobre todo en los momentos críticos. Sin él, esto hubiera sido absolutamente imposible. Fuera de lo académico, quiero agradecer a mi familia, a mi mamá Susana, a mi papá Carlos, a mi hermano José y a mi novia Daniela, por el incondicional apoyo que me brindaron durante estos años de formación doctoral, lo que me permitió disfrutar plenamente esta etapa de mi vida.

 

.

Equipo de Trabajo
Título: Vacíos cósmicos como laboratorios cosmológicos

Director: Dr. Dante Paz (OAC/IATE)

Colaboradores de mis trabajos: Dres. Nelson Padilla (PUC-Chile), Ariel Sánchez (MPE-Alemania), Andrés Ruiz (OAC/ IATE) y Raúl Angulo (DIPC-España)

Tribunal de Tesis: Dres. Yan-Chuan Cai (IfA/ROE – Escocia), María Laura Ceccarelli (OAC/ IATE), Emanuel Gallo (IFEG/FaMAF)