Backyard Worlds: Cool Neighbors, el nuevo proyecto de ciencia ciudadana que busca enanas café en nuestro vecindario cósmico
La ciencia ciudadana y el aprendizaje automático unen sus fuerzas para buscar enanas café en la vecindad cósmica local del Sol
20 Jul. 2023
¿Sabías que puedes participar en investigaciones y descubrimientos científicos de vanguardia desde tu propio computador o celular? A través de los proyectos de ciencia ciudadana, los astrónomos profesionales se asocian con el público y aprovechan el poder de sus mentes científicas para identificar cuerpos celestes y fenómenos cósmicos aún por descubrir. Desde exoplanetas y asteroides, hasta erupciones solares y supernovas, los voluntarios de la ciencia ciudadana ayudan a descubrir nuevos objetos y fenómenos astronómicos para su estudio, aportando al conocimiento de nuestro Universo que está en constante evolución.
¿Sabías que… el ciudadano científico Frank Kiwy fue nombrado autor principal de un artículo de investigación publicado en The Astronomical Journal tras examinar el catálogo de NOIRLab de NSF, compuesto por 4.000 millones de objetos celestes, y descubrir 34 sistemas binarios enanos ultrafríos?
Con el lanzamiento del pasado 27 de junio de Backyard Worlds: Cool Neighbors de NOIRLab de NSF, un proyecto de ciencia ciudadana que combina herramientas de aprendizaje automático (machine-learning) con la investigación realizada por personas del público general, invitamos nuevamente a la comunidad científica para que explore el cielo en busca de enanas café, vecinas cercanas del Sol.
A veces denominadas “estrellas fallidas”, las enanas café son objetos fríos y aislados con masas intermedias entre las enanas rojas más pequeñas y los planetas gigantes como Júpiter, lo que significa que comparten las propiedades de ambos. Como las enanas café tienen la suficiente masa para mantener la fusión del hidrógeno, no brillan como las estrellas normales. Por el contrario, tienen un brillo muy tenue y emanan sólo el calor sobrante de su formación inicial. Sin embargo, la mayor parte de la luz que emiten no es visible como la de estrellas como nuestro Sol, sino que brillan de forma tenue en luz infrarroja, por lo que pueden detectarse con telescopios construidos para ello.
Mediante la identificación y el estudio de estos objetos, los astrónomos pueden aprender sobre el proceso de formación estelar y qué compuestos químicos prevalecen en toda la Vía Láctea, explica Grady Robbins, pasante de investigación de NOIRLab y miembro del equipo Cool Neighbors: “Las enanas café también son cruciales para aprender sobre las atmósferas de los exoplanetas… y por lo tanto, son importantes en la búsqueda de señales de vida extraterrestre”, afirma. La ventaja de estudiar las atmósferas de las enanas café es que pueden observarse en detalle sin la interferencia del resplandor de una estrella anfitriona mucho más brillante.
“Posiblemente exista una enana café de la que aún no sabemos justo en nuestro vecindario cósmico”
Debido a su tenue brillo y a la ausencia de una estrella cercana que las ilumine, las enanas café son bastante difíciles de encontrar, incluso con la colección actual de observatorios de categoría mundial. Esto significa que posiblemente exista una enana café de la que aún no sabemos justo en nuestro vecindario cósmico, incluso más cerca de nosotros que Próxima Centauri, la estrella conocida más cercana a nuestro Sol. Sería un descubrimiento histórico, pero los astrónomos necesitan tantos ojos como sea posible en las imágenes de archivo de los telescopios para encontrar una vecina tan esquiva y fría.
Cool Neighbors se lanzó inmediatamente después del proyecto de ciencia ciudadana Backyard Worlds: Planet 9, co-fundado por Aaron Meisner (astrónomo de NOIRLab) y presentado por Zooniverse. Utilizando datos de archivo del Telescopio de 4 metros Nicholas U. Mayall del Observatorio Nacional Kitt Peak y del Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco del Observatorio Interamericano Cerro Tololo, que estaban disponibles a través del Centro de Datos para la Comunidad Científica (todos Programas de NOIRLab de NSF), el proyecto Planet 9 fue diseñado para buscar un hipotético planeta (denominado Planeta 9) en los confines de nuestro Sistema Solar. Y aunque el proyecto ha sido bastante útil en la identificación de enanas café –llegando a descubrir aproximadamente 100 nuevos mundos fríos cerca del Sol– su flujo de trabajo de inspección visual no está optimizado para el descubrimiento de las mismas.
Por otro lado, Backyard Worlds: Cool Neighbors está diseñado exclusivamente para la misión de cazar enanas café, con especial atención en las enanas Y –la clase más fría conocida de enanas café– y aprovechará las capacidades de la técnica de aprendizaje automático (machine learning) y el poder inigualable del análisis del ojo humano.
“Las enanas Y, al igual que los exoplanetas gigantes, parecen ser diversas, por lo que necesitamos encontrar más de ellas… Una de las mejores formas –y la más sencilla– de hacerlo es que participen más individuos”, afirma Robbins.
“La forma más eficaz de examinar posibles candidatas a enana café es aprovechar la ciencia ciudadana para inspeccionar enormes cantidades de datos en poco tiempo”
Cool Neighbors utiliza imágenes infrarrojas tomadas por el telescopio Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA. Lanzado en 2009, WISE ha explorado repetidamente todo el cielo en luz infrarroja y ha compilado un catálogo de dos mil millones de estrellas y galaxias. Este tesoro de datos se filtró en cientos de miles de flipbooks, o secuencias con pequeños fragmentos del cielo que pasan por múltiples exposiciones para capturar objetos en movimiento. Dado que el movimiento es un indicador de que un objeto celeste está cerca y no lejos, esta ha sido la forma histórica en la que los astrónomos han descubierto las estrellas cercanas y los planetas exteriores del Sistema Solar.
Cada flipbook se centra en una candidata a enana café preseleccionada con la técnica de aprendizaje automático. Sin embargo, estos algoritmos tienen limitaciones, por lo que la forma más eficaz de examinar posibles candidatas a enana café es aprovechar la ciencia ciudadana para inspeccionar enormes cantidades de datos en poco tiempo.
“Sería poco práctico buscar entre decenas de miles de candidatas sin contar con algún tipo de investigación a gran escala realizada por el público… Por eso utilizamos el ‘machine learning’ para seleccionar candidatas y luego dejamos que nuestros maravillosos científicos ciudadanos busquen entre ellas para lograr los mejores descubrimientos”, explica Austin Humphreys, pasante universitario de investigación de NOIRLab y miembro del equipo Cool Neighbors.
Los voluntarios sólo tienen que ver el flipbook, buscar cuidadosamente píxeles que parezcan moverse en línea recta por el fotograma y descifrar si se trata de una posible enana café o lo que se denomina un “artefacto”. Los artefactos pueden ser cualquier cosa, desde ruido y defectos del detector hasta puntos máximos de difracción causados por la óptica del telescopio WISE. Si los píxeles en movimiento resultan convincentes, los voluntarios pueden enviar su descubrimiento con un solo clic.
Para descubrir una nueva enana café, es probable que los voluntarios tengan que examinar –cada uno– entre 100 y 500 flipbooks. Aunque pueda parecer una tarea que requiere mucho tiempo, puede realizarse al ritmo que se desee y desde cualquier lugar. Y la plataforma Cool Neighbors viene equipada con todos los recursos que un cazador de enanas café puede necesitar, como una Guía de Campo, una extensa página de preguntas frecuentes e incluso una página de conversación en la que los usuarios pueden hacer preguntas directas al equipo y comentar sus hallazgos con otros cazadores.
“Desde el día del lanzamiento, hemos recibido un enorme apoyo de los científicos ciudadanos, tanto antiguos como nuevos”
Hasta la fecha hay aproximadamente 3.000 enanas café confirmadas, y el equipo del proyecto Backyard Worlds: Cool Neighbors espera que, con la ayuda de sus socios científicos ciudadanos, puedan encontrar cientos o cerca de mil nuevas enanas café. “Desde el día del lanzamiento, hemos recibido un enorme apoyo de los científicos ciudadanos, tanto antiguos como nuevos. Se realizaron miles de clasificaciones en las primeras horas del lanzamiento, por lo que estoy muy entusiasmado con las posibilidades de encontrar nuevas enanas café entre las casi treinta mil candidatas que tenemos para compartir”, afirma Humphreys.
¿Serás tú el/la que descubra el próximo vecino frío de nuestro vecindario cósmico? Visita el sitio web de Backyard Worlds: Cool Neighbors e inténtalo. ¡Suerte, cazadores cósmicos!
Enlaces
