La red neuronal alcanza a los métodos clásicos en la búsqueda de fusiones de estrellas de neutrones
Los científicos han enseñado a una red neuronal a encontrar rápidamente en los datos de los observatorios gravitacionales las señales de fusiones de estrellas de neutrones. Antes se necesitaban miles de procesadores, pero ahora basta con una sola tarjeta gráfica. Este enfoque no tiene nada que envidiar en precisión a los métodos tradicionales y abre el camino para detectar en tiempo real estos eventos tan raros. Imagínate: el cosmos nos habla en el lenguaje de la gravedad, y nosotros aprendemos a oírlo cada vez con más claridad.
Las estrellas de neutrones son los restos superdensos de supernovas que explotaron, predichas por Fritz Zwicky. Sus variedades de rápida rotación — púlsares — fueron descubiertas por Jocelyn Bell Burnell. Cuando dos de estas estrellas se acercan y se fusionan, nacen ondas gravitacionales — ondulaciones en el propio espacio-tiempo. Estos eventos no solo hacen vibrar el tejido del cosmos, sino que también expulsan elementos pesados como oro y platino, y producen destellos de luz que los telescopios pueden captar. El desafío es detectar a tiempo la débil señal en medio del ruido de los detectores, como escuchar una melodía conocida en una multitud bulliciosa.
Antes, la búsqueda se hacía «a lo bruto»: se calculaban de antemano miles de formas posibles de la señal y se comparaban continuamente con las lecturas de los sensores, como si se repasara una baraja de cartas en busca de la correcta. Es fiable, pero lento. La red neuronal Aframe actúa de otra manera. La larga señal «chirriante» se comprime primero mediante heterodinación, una técnica similar a sintonizar una radio antigua: se elimina la frecuencia portadora y se deja un sonido puro y lento. Queda un segmento de solo un segundo y medio, y la red neuronal dice instantáneamente si hay una fusión en él.
Las pruebas con datos de los observatorios gravitacionales LIGO, creados con la participación de Rainer Weiss, mostraron: Aframe encuentra fusiones de estrellas de neutrones igual de bien, y para sistemas más pesados incluso mejor que los algoritmos clásicos. La alerta del evento se envía a los astrónomos en menos de cinco segundos. Esto da una oportunidad real de apuntar los telescopios a tiempo y ver la luz de un cataclismo cósmico, así como de asomarse al interior de las estrellas, donde la materia está comprimida a densidades inimaginables y obedece el Modelo Estándar de la física en el límite de lo posible.
En el futuro, estas redes neuronales podrán buscar cualquier tipo de fusión: con agujeros negros, y también pares mixtos. Esto hará que la astronomía multimensajero sea verdaderamente operativa.
🎯 La técnica de heterodinación, que permitió comprimir las señales para la red neuronal, fue ideada para los receptores de radio hace más de un siglo y hoy es la base del Wi-Fi y Bluetooth.
🎬 En la novela 'Contacto' de Carl Sagan, se busca una señal extraterrestre durante largos meses; las redes neuronales modernas 'escuchan' las fusiones cósmicas casi al instante.