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Elizabeth Krause gana el premio de acción temprana URA 2022

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La astrofísica Elizabeth Krause ha recibido numerosos premios por sus contribuciones al campo. Foto: Elizabeth Krause.

El Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi del Departamento de Energía de EE. UU. alberga colaboraciones científicas internacionales que estudian los misterios del universo, como el Estudio de la Energía Oscura. Usando observaciones de una cámara de alta potencia ubicada sobre un poderoso telescopio en Chile, los investigadores de DES han mapeado millones de galaxias para estudiar la expansión de nuestro universo. Esta investigación requiere una interpretación cuidadosa de los datos para producir resultados precisos, lo que es posible gracias a los marcos desarrollados por Elizabeth Krause, astrofísica de la Universidad de Arizona.

Krause ganó un premio Premio de Empleo Temprano 2022 del Consorcio de Investigación de Universidadesque se introdujo hace más de 55El décimo Reunión Anual de Usuarios 15 de junio. El premio se estableció en 2019 y honra los logros del académico en la primera parte de su carrera en Fermilab o en colaboración con el Proyecto Fermilab. Krause fue reconocido «por desarrollar importantes herramientas teóricas para los análisis de cosmología multisensorial y por brindar liderazgo para la colaboración en el Dark Energy Survey (DES)». Al presentar el premio, John Meester, presidente y director ejecutivo de URA, dijo: «Es un gran placer honrar a Elizabeth Krause por sus destacados logros científicos y sus contribuciones al Fermilab».

Energía oscura y aceleración cósmica

Gran parte de nuestro universo está compuesto por una fuerza escurridiza llamada energía oscura. Este rompecabezas científico ha sido propuesto como una explicación para la expansión acelerada del universo. De acuerdo con los principios de la relatividad general, esta expansión cósmica debería estar desacelerándose, no acelerándose. Sin embargo, en 1998, los investigadores descubrieron que la expansión del universo se está acelerando, dando paso a que la energía oscura emerja como un candidato potencial para la fuerza impulsora detrás de la expansión acelerada.

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El Dark Energy Survey se creó para escanear una parte del cielo nocturno y observar galaxias y otros objetos astronómicos, como supernovas, a miles de millones de años luz de distancia. La cámara de 570 megapíxeles, Dark Energy Camera o DECam, está diseñada específicamente para escanear para registrar información y tomar fotografías de objetos en las profundidades del espacio. DECam se instaló en el telescopio Victor M. Blanco, un telescopio de cuatro metros lo suficientemente grande como para soportar una cámara poderosa, en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en los Andes chilenos. La cámara registró información durante seis años, de 2013 a 2019. Los datos de los primeros tres años de observación se han publicado con el resto de los datos en camino.

El marco de Krause para combinar mediciones de energía oscura de múltiples sensores ayudó a aumentar la eficiencia de DES y simplificó los datos para un análisis preciso.

La encuesta estudia la expansión del universo con cuatro sensores. Los investigadores miden las distancias de las supernovas, la densidad de galaxias, el agrupamiento de galaxias y la distorsión de la luz de las galaxias. Usando estos datos, los investigadores pueden medir cómo la energía oscura afecta la aceleración cósmica. La combinación de datos de diferentes investigaciones a lo largo de la encuesta es importante para obtener mediciones precisas, pero debe hacerse de una manera que considere las correlaciones en los datos para evitar errores.

Aquí es donde entra en juego la experiencia de Krause.

“Lo que realmente hago es desarrollar este marco coherente y básicamente actuar como traductor entre los diferentes grupos de trabajo”, dijo. “Les ayudo a desarrollar marcos de análisis para analizar todos estos conjuntamente [data]. «

Los investigadores pueden estudiar la energía oscura observando cómo crecen las estructuras del universo con el tiempo. Un objeto, como una galaxia, cambia a rojo a medida que aumenta la distancia con el tiempo, por lo que medir los cúmulos, las ubicaciones y las formas de las galaxias puede indicar a los investigadores cómo contribuye la energía oscura a esta expansión. Dado que estas medidas no son independientes entre sí, el marco de Krause asegura que se combinen de manera consistente para que la información no aumente y ayude a pintar una imagen precisa de la estructura del universo.

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De la teoría al mundo real

Krause participó por primera vez en la Encuesta de energía oscura en 2012. Después de aceptar su primer puesto posdoctoral en la Universidad de Pensilvania, fue invitada a participar en las reuniones de la Encuesta de energía oscura en la universidad.

«Me involucré en las discusiones y pensé: ‘Está bien, este es un grupo de personas realmente entusiasmado… Realmente puedo contribuir aquí'», dijo Krause.

Krause trabajó inicialmente en el grupo de teoría durante sus primeros años en el proyecto después de realizar teoría en la escuela de posgrado. Sin embargo, ella «se conectó con la realidad» durante sus años postdoctorales mientras trabajaba en la encuesta de energía oscura.

«Vi por primera vez cómo se veían los datos DES sin procesar y me sorprendió un poco; pensé que tal vez todavía no necesitábamos todas estas ecuaciones tan complejas», dijo. «Y luego profundicé en el modelado detallado de los diversos componentes observables de la encuesta de energía oscura».

Elizabeth Krause en el Observatorio Panamericano Cerro Tololo en los Andes chilenos. Foto: Elizabeth Krause.

El marco de Krause para combinar mediciones de energía oscura de múltiples sensores ayudó a aumentar la eficiencia de DES y simplificó los datos para un análisis preciso. Además de su trabajo en el análisis de datos, también se desempeñó como copresidenta del Comité Científico del Estudio de Energía Oscura.

«a. «Kraus ha tenido un impresionante historial de logros como uno de los primeros académicos», dijo Laura Fields, presidenta del comité del premio. «Un aspecto de su trabajo que llama especialmente la atención es su trabajo para combinar mediciones de múltiples investigaciones cosmológicas teniendo en cuenta las correlaciones entre diferentes mediciones. Esto es algo muy difícil pero absolutamente necesario para aprovechar al máximo los grandes proyectos científicos».

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El trabajo de Krause ha sido reconocido con otros premios notables. Recibió el Premio Maria Goeppert-Mayer de la Sociedad Estadounidense de Física en 2020, el Premio al Empleo Temprano del Departamento de Energía en 2019 y el Premio al Joven Científico en Astrofísica de la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada en 2018.

Krause también es el primer miembro de la facultad de una universidad en recibir el Premio de Empleo Temprano en los cuatro años desde su creación por parte de URA. Es profesora asistente de astronomía y física en la Universidad de Arizona, donde dirige estudiantes además de sus deberes de investigación y enseñanza. También ha asesorado a estudiantes de universidades y otras instituciones en el Dark Energy Survey, lo que ha tenido un impacto duradero en la colaboración y la exploración futura con su liderazgo y experiencia científica.

“El departamento realmente comprende que la investigación y la tutoría requieren mucho tiempo, y están tratando de brindarnos ese tiempo”, dijo. «La orientación de los estudiantes y la investigación también están estrechamente relacionadas».

El Laboratorio Nacional de Aceleradores de Fermi cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias es el mayor patrocinador de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y trabaja para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite el sitio web ciencia.energia.gov.