Vórtices cósmicos dibujados por una red neuronal exprés
Si arrojas un puñado de purpurina a un río, algunas partículas flotarán directamente, otras girarán en pequeños remolinos. Con las galaxias del universo ocurre algo parecido: no solo se separan debido a la expansión, sino que también giran en corrientes gigantes, como astillas en remolinos invisibles. Estos remolinos —la vorticidad del gas cósmico y la materia oscura— son una huella crucial de cómo el universo creció y se volvió más complejo. Pero verlos directamente es casi imposible: para ello se necesita conocer el movimiento lateral de las galaxias, y los telescopios solo miden la velocidad "hacia nosotros" o "alejándose de nosotros".
Los autores del trabajo tomaron un camino indirecto. Usaron detalladas simulaciones por computadora, donde cada movimiento se conoce de antemano, y enseñaron a una red neuronal a adivinar el flujo tridimensional a partir de un mapa plano de galaxias. Luego le dieron datos reales del Sloan Digital Sky Survey, un enorme censo de un millón y medio de galaxias. La red neuronal reconstruyó el campo de velocidades y, por primera vez, construyó un mapa de la vorticidad cósmica. En él aparecieron contornos familiares: filamentos, cúmulos y vacíos, pero ahora iluminados por el movimiento: flujos espirales en los cúmulos, remolinos en los vacíos.
La verificación mostró que la imagen reconstruida es estadísticamente indistinguible de las predicciones del modelo estándar. Además, cuando se usaron estas velocidades para eliminar las distorsiones debidas a la expansión del universo, el mapa tridimensional de galaxias se volvió casi perfectamente homogéneo, tal como se esperaba. Esta es una confirmación independiente de que nuestro modelo del universo es correcto.
Así, los remolinos invisibles se volvieron visibles. La red neuronal actuó como traductora del lenguaje plano de las fotografías al lenguaje tridimensional de las fuerzas que moldean la telaraña cósmica. Y resultó que esta telaraña no solo cuelga: fluye, enrollando a las galaxias en espirales lentas y majestuosas. Ahora los astrónomos tienen una nueva herramienta para mirar donde antes solo miraban las fórmulas.
Los remolinos cósmicos más grandes encontrados en este trabajo se extienden a lo largo de cientos de millones de años luz, miles de veces más grandes que nuestra galaxia.