La nueva polémica sobre la energía oscura y las supernovas de tipo Ia

dibujo20161024-jla-supernova-ia-best-fit-accelerating-universe-and-milne-universe-expanding-at-constant-velocity-scientific-reports

El grupo de Perlmutter, Premio Nobel de Física, descubrió la expansión cósmica acelerada tras analizar 42 supernovas de tipo Ia (catálogo JLA); su resultado fue que Λ>0 al 99% de confianza estadística. En su tesis doctoral, Jeppe Trøst Nielsen ha repetido su análisis con el nuevo catálogo JLA, que cuenta con 740 supernovas Ia, y ha confirmado a casi tres sigmas que Λ>0, es decir, a casi el 99,7% C.L. Como tres sigmas es menos de cinco sigmas afirma que la evidencia de la aceleración cósmica es marginal. La razón es que sus directores de tesis, Subir Sarkar y Alberto Guffanti, son conocidos opositores a la idea de la energía oscura.

Has leído bien. Han obtenido una mayor confianza estadística que la lograda en el artículo que le dio el Nobel a Perlmutter. Pero la interpretan en el sentido opuesto. Más aún, algunos blogueros, como Anthony Watts, afirman que estos indicios a 3 sigmas indican que el Nobel fue concedido sin una evidencia firme. Como comprenderás, cuando se concedió el Nobel en 2011 había evidencias fuertes (a mucho más de cinco sigmas) de la aceleración cósmica. Repetir en 2015 un análisis de 1998 y olvidar todas las evidencias entre 1998 y 2011 no parece una buena praxis científica. Más aún cuando hoy en día se conocen más de 8000 supernovas Ia (Open Supernova Catalog).

El artículo es J. T. Nielsen, A. Guffanti, S. Sarkar, “Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae,” Scientific Reports 6: 35596 (03 Oct 2016), doi: 10.1038/srep35596, arXiv:1506.01354 [astro-ph.CO]; la tesis doctoral con más detalles es Jeppe Trost Nielsen, “Supernovae as cosmological probes,” arXiv:1508.07850 [astro-ph.CO].

Mete ruido sobre el tema Anthony Watts, “‘Settled Science’ syndrome hits Astronomy and the Nobel Prize,” WUWT, 21 Oct 2016; no soy el único que se escandaliza por su sesgo, también Luboš Motl, “Dark energy and unsettled science,” TRF, 23 Oct 2016.

[PS] En la línea de ensalzar el resultado de Sarkar puedes leer “Físicos de Oxford cuestionan que el Universo se expanda aceleradamente,” Europa Press, 24 Oct 2016.

dibujo20161024-dark-energy-vs-dark-matter-combined-evidence-wikipedia-commons

Motl destaca esta figura que muestra como la evidencia actual de la energía oscura debida a supernovas Ia (elipses azules) es la menos significativa de todas las evidencias disponibles, como los cúmulos galácticos (elipses verdes) y el fondo cósmico de microondas (elipses naranjas). La confianza estadística actual sobre la energía oscura queda ilustrada por el círculo rojo (combinación de todas las evidencias) que es mucho mayor de cinco sigmas (la elipse azul oscuro es la evidencia a tres sigmas debida a las supernovas Ia).

¿Por qué Perlmutter, Schmidt y Riess recibieron el Premio Nobel de Física 2011? Por el descubrimiento de la aceleración de la expansión del universo en 1998 (más tarde llamada energía oscura). Si sus indicios hubieran alcanzado cinco sigmas en aquella época habrían recibido el Premio Nobel sobre el año 2000. Pero lo recibieron en 2011 porque fue necesaria una década para alcanzar la evidencia definitiva. Dudar ahora es dudar por dudar. Meter ruido entre los aficionados a la divulgación científica.

22 Comentarios

Participa Suscríbete

Francisco Reglero SarmenteroFrancisco Reglero Sarmentero

“La razón es que sus directores de tesis, Subir Sarkar y Alberto Guffanti, son conocidos opositores a la idea de la energía oscura.”
Visto desde fuera el sesgo se aprecia por doquier.

YeilYeil

Mm, yo tenía entendido que lo de las 5 sigmas es para física de partículas o en general muestras que incluyan millones de mediciones, porque en una muestra tan grande pequeñas fluctuaciones estadísticas te pueden dar un falso positivo con gran facilidad.

En una muestra de 42 estrellas, 2 sigma es suficiente para evitar el error de tipo I, pero si sumamos que además como dices se ha obtenido evidencia con mucha más significancia, esto no tiene ni pies ni cabeza.

Francisco R. Villatoro

Yeil, como bien comentas la gran diferencia entre física de partículas y cosmología es la estadística, muy pobre en el segundo caso. Pero para mucha gente las cinco sigmas se usan en todas las ramas de la física fundamental (recuerda el caso de los modos B de BICEP2, por ejemplo).

LuisLuis

¿Cuantas supernovas hay que observar para que tengamos una confianza estadística de 5 sigmas?

Francisco R. Villatoro

Luis, ni idea. Se conocen al menos dos tipos de supernovas Ia y no sabemos diferenciarlas con facilidad. Por ello las estimaciones de distancias usando estas supernovas tienen un error sistemático alto, que impide que sólo con estadística (mayor número) se reduzca el error total y con él crezca el número de sigmas. Se necesitan importantes avances en nuestra comprensión de las supernovas Ia para lograr alcanzar cinco sigmas.

YeilYeil

Depende del tamaño del efecto que se esté observando. Yo he obtenido más de 5 sigma con muestras de solo 14 pacientes, pero porque el efecto que estaba midiendo era muy grande.

El tamaño del efecto se calcula mediante la diferencia de medias y homogenización de desviaciones estándar, como describió Cohen.

Francisco R. Villatoro

Supongo, Yeil, que con 14 pacientes habrás calculado el intervalo de confianza usando la distribución t de Student (en otro caso lo habrás hecho mal). Lo digo porque quizás olvidas que el tamaño del efecto no influye, ni importa.

YeilYeil

Utilicé el estadístico U, cuya distribución en muestras grandes se asemeja a la normal, pero en muestras pequeñas no presupone una distribución sino que trabaja de forma discreta, por rangos. Bueno, realmente trabaja por rangos también en muestras grandes, pero ahí se asemeja a una normal y ya no tiene mucho sentido utilizar este estadístico.

Discrepo en que el tamaño del efecto no influye ni importa, con un tamaño del efecto como el que es habitual en mi rama (0,1-0,7 mm) jamás hubiese detectado diferencias con tan solo 14 pacientes, y mucho menos a 5 sigma. Lo que pasa es que este estudio analizaba tiempos entre dos técnicas en la que una tarda 14 minutos y la otra 28, con una desviación estándar de 1 min. Con un tamaño del efecto tan grande es posible conseguir gran significancia con muestras minúsculas. Por cierto que lo he revisado y eran 18 pacientes, pero para el caso es casi lo mismo.

Tengo curiosidad, ¿por qué dices que el tamaño del efecto no influye ni importa? Si estás buscando diferencias claro que será más fácil encontrarlas cuanto más grandes sean, y más difícil será que se deban al azar.

Un saludo

YeilYeil

De hecho para el cálculo muestral lo que se utiliza son cuatro valores, alpha (equivalente a la significancia estadística que quieres tener), beta (máximo error tipo II asumible), desviación estándar combinada entre ambos grupos y diferencia entre ambos grupos. Con los dos últimos se calcula el tamaño del efecto.

Cuanto más parecidos son ambos grupos, más muestra necesitas para encontrar diferencias, para que el error aleatorio no oculte esas diferencias.

YeilYeil

En el caso de BICEPs imagino que la muestra sería de millones de datos también.

Aumentar la muestra no sale gratis, disminuye el error de tipo II, pero aumenta el de tipo I. Un ejemplo de típico de mala ciencia es hacer un cálculo del tamaño muestral y quedarte al borde de la significancia, dices, pues meto 50 pacientes más y mágicamente ya es significativo. Publico en revista de alto impacto y a los pocos años salen un montón de trabajos que contradicen mis resultados ¿qué ha pasado? Pues que el cálculo del tamaño muestral se hace por muchos motivos pero uno es adecuar el tamaño de la muestra a la significancia que buscas, si introduces más gente tienes que aumentar las sigma para que sea correcto, pues al reducir los errores estándar una simple fluctuación estadística te puede salir fácilmente como significativa, lo cual es raro que ocurra con muestras pequeñas.

Del mismo modo pedir más sigma disminuye el error de tipo I pero aumenta el de tipo II, lo cual puede llevar a que efectos donde es imposible obtener una muestra grande no los detectemos no por la sensibilidad de nuestros sensores, sino por la forma con la que estamos tratando la estadística.

Vamos, que no considero que la de la cosmología u otras ramas de la física sea pobre, sino adaptada a su muestra.

Un saludo.

Francisco R. Villatoro

Yeil, el contraste de hipótesis en el caso de BICEP2 se obtuvo para la hipótesis r>0 respecto a la hipótesis nula r=0; se obtuvo r=0,20 +0,07 -0,05 usando 5 bins de datos y se afirmó que eran 7 sigmas; dicho cálculo fue muy criticado por los expertos en estadística.

YeilYeil

Buenas. Pues no tengo muy buena memoria, pensaba que la crítica venía no por la estadística, sino porque el polvo que se presuponía en esa zona era mucho menor al real, por lo tanto como si hubiesen sido 10 sigma, seguiría siendo inválido, porque han utilizado un modelo incorrecto al contrastar.

Buscaré la parte de la estadística a ver.

Francisco R. Villatoro

Yeil, por supuesto, los modos B observados supuestamente cosmológicos eran espurios, debidos a la radiación polarizada del polvo. Pero el artículo original suponía que no había polvo en la ventana de BICEP2; bajo dicha suposición, realizaba un contraste de la hipótesis de que fueran modos B cosmológicos con la hipótesis nula de que fuesen modos B espurios debidos al efecto lente gravitacional sobre los modos E; dicho análisis también fue criticado por los expertos en estadística (que es a lo que yo me refería más arriba).

U-95U-95

Por lo que he visto hay otras evidencias observacionales a favor de que la energía oscura existe, no solo las supernovas de tipo Ia. Que debido a que hay dos tipos de ellas nos hayamos equivocado y el Universo no se esté expandiendo tan aceleradamente no sería tan extraño.

WladimirWladimir

Ese fue el Nobel que le ROBARON a 2 astrónomos Chilenos, Hamuy y Maza, cuando Riess y el otro, los estafaron con los datos obtenidos por los chilenos y publicaron ANTES que ellos un estudio sobre la expansión acelerada que los chilenos ya habían descubierto, lo que habían conversado. Los ladrones del Nobel pidieron prestado esos datos, pero confabularon para publicar sin permiso.

Ladrones de Nobel.

http://www.lanacion.cl/mario-hamuy-y...183407.html

http://diario.latercera.com/2011/07/...nomos.shtml

http://www.otrocanal.cl/video/jos-ma...n-del-csmos

Alvaro VerdionAlvaro Verdion

No lo entiendo. ¿Como teniendo una certeza mayor puedes interpretarlo al contrario?
¿Acaso están sugiriendo que Perlmutter interpretó los datos mal?

Ecos del futuro

Anthony Watts, el hombre del tiempo que quería reinventar la climatología y ahora parece que se atreve con la cosmología :) Lo irónico del caso es que la misma crítica que hace Lubos a Watts se aplica todo el tiempo a su tratamiento sesgado de la climatología, de la que tampoco tiene la más remota idea. Pero Lubos, bastante cerca del negacionismo por cierto (aunque en su caso parece más bien un ejemplo del efecto Dunning-Kruger,) , no tiene problemas en considerarlo un blog valioso en una disciplina en la que Lubos no es capaz de detectar justo el mismo tipo de proceder o_O

Sachs-WolfeSachs-Wolfe

Me gustaría que alguien me aclarase un par de puntos, si es posible, y que conste que no estoy entrando en ninguna polémica. Está claro que todo el mundo, en cuanto individuos, tenemos sesgos y motivaciones, espurias, bastardas o altruistas (o hasta las tres cosas a la vez, no son incompatibles), pero una cosa es explorar dudas razonables a ver qué hay y otra remover mierda simplemente para que huela. Por eso pregunto, porque el cuadro no lo tengo claro (y una vez más, podrían ser ambas cosas).

-Hasta donde sé, para supernovas bastante lejanas (más de 5 millardos de años-luz) se *debe* medir que no había expansión acelerada, es lo predicho, sin embargo esto no ha podido ser establecido (aún). No me es posible encontrar información al respecto que me dé una respuesta satisfactoria, ¿exactamente cuál es la causa de que esto no se pueda comprobar (o descartar, todavía)? No me parece que la distancia sea precisamente el problema.

-Por otro lado las Ia tienen subtipos y no son candelas perfectas, ni mucho menos. ¿Estamos seguros del grado en que esto afecta nuestras medidas (o al menos del sesgo que se podría estar introduciendo)?

AlbertAlbert

Leído hoy:
“IS THE EXPANSION OF THE UNIVERSE ACCELERATING? ALL SIGNS POINT TO YES.
A recent study (Trøst Nielsen et al. 2015) has claimed that the evidence for acceleration from SNe Ia is “marginal.” Here we demonstrate errors in that analysis … ”
https://arxiv.org/abs/1610.08972
Saludos.

santaklaussantaklaus

Yo no preocuparía demasiado. Al final conoceremos la verdad, sea cual sea. Esto ha ocurrido siempre en la Ciencia, en todos los campos, y lo que no se acepta hoy se acepta mañana. Y dada la velocidad a la que se hacen nuevos descubrimientos no creo que tarde mucho en saberse.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>