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Redescubriendo las Ondas Gravitacionales

Hoy 11 de febrero de 2016, el equipo científico de LIGO, el Laser Interferometer Gravitational wave Observatory, anunció la que es posiblemente una de las noticias más esperadas en la Astronomía Observacional del último siglo: la posible detección directa de ondas gravitacionales.  El logro científico y tecnológico es realmente alucinante.  Su significado para la Física Teórica y la Astronomía, sin embargo, se ha visto, desde mi muy personal punto de vista, exagerado; especialmente en algunos aspectos en los que para cualquiera que conozca la historia de la física en el siglo xx, resulta increíble el aparente desconocimiento de algunos, de lo ya conseguido en esta área.  He aquí una “perorata” de por qué deberíamos ver con una conciencia más amplia de la historia de la búsqueda de las ondas gravitacionales, este sonado hallazgo. 

“La detección de ondas gravitacionales (OG) será en realidad un logro más técnico que científico. Las OG en realidad se descubrieron en 1974
Enero 13 de 2016
http://bit.ly/trino-LIGO

Un meme que refleja el sentir de algunos científicos

Un meme que refleja el sentir de algunos científicos

Mientras me preparaba para escribir esta entrada de Blog, Walter Tangarife, un buen amigo y destacado Físico Teórico Colombiano, me enviaba por correo una entretenida y clara entrada de Blog de Matt Strassler, escrita horas antes del sonado anuncio de LIGO.

Para quienes puedan leer en inglés fluidamente y prefieran una voz “autorizada” en lugar de la opinión de un Astrofísico paisa amargado como yo, vayan directamente a este enlace;  Matt, esencialmente, presenta en detalle algunas de las ideas y posiciones que quiero exponer a ustedes aquí (es un honor para mí que alguien de su estatura piense parecido).  Si después de leerla les quedan ganas, vuelvan aquí para leer lo que queda de esta entrada.

Mi sentimiento acerca del anuncio de LIGO esta claramente reflejado en el Meme con el que comienza esta entrada.  Sin dejar de reconocer la importancia del hallazgo (que se anunciará en tan solo unos minutos) y reconocer que estoy tan emocionado como cuando Colombia se gano el Miss Universo en dos ocasiones consecutivas (aunque la segunda solo fue una broma de mal gusto), hay algo que me deja un mal sabor de boca.

Ese algo es la idea que parece verse reflejada en casi todo lo que veo escrito por ahí, de que las ondas gravitacionales no se habían descubierto todavía y que el hallazo de LIGO representa un “salto cuántico” en nuestra comprensión de la naturaleza de este fenómeno.

Si bien no todos los que escriben blogs o notas de prensa sobre esto, son tan tontos como para no entender que esta no es la realidad estricta, también es cierto que el gran público, que es dado en consumir información sin poca digestión, merece que se le insista vehementemente en la realidad objetiva detrás de algunos descubrimientos espectaculares.  Casos recientes (y otros no tan recientes) como el de los neutrinos superlumínicos, el descubrimiento de la huella de “paquetes” de ondas gravitacionales en la radiación de fono o de bichos en un meteorito marciano, son pruebas fehacientes de que los comunicadores y científicos debemos ser más responsables al anunciar estas cosas que nos emocionan.

Las ondas gravitacionales existen y revolotean por todo el Universo.  Punto.  De esto no hay absolutamente ninguna duda.  Pero usted puede decir “tampoco había ‘duda’ de que existía el Bosón de Higgs y sin embargo se construyo el LHC para detectarlo”.  Pero el caso es bien distinto.

Las existencia de las Ondas Gravitacionales fue primero intuida por Einstein a principios del siglo xx cuando desarrollaba su teoría de la Relatividad Especial y sembraba las bases de su Relatividad General; lo hizo al reconocer que la influencia de la gravedad no podía llegar instantáneamente de unos cuerpos a otros.

Su teoría de la relatividad (que ha sido confirmada una y otra vez y que hoy no es solo una teoría, sino el cuerpo teórico sobre el que se formulan TODAS LAS TEORÍAS físicas), afirma que algo que transporte información, incluyendo un “hey Luna, estoy aquí, orbítame”, no puede propagarse instantáneamente entre dos puntos del espacio.

Así, si yo quito instantáneamente la Tierra, razonaba Einstein entre 1905 y 1907, la Luna solo se daría cuenta un poco más de un segundo después, de la ausencia de su “patrona” gravitacional.

¿Pero que transporta ese mensaje gravitacional entre los cuerpos?, se preguntaba Einstein en aquellos años.  No fue solo sino hasta que hubo completado su obra intelectual más maravillosa, la Teoría General de la Relatividad (y de cuya historia hable recientemente en esta página), cuando por fin encontró la respuesta: el espacio-tiempo es elástico, como una tela, y si se lo hala por aquí, el halon se propagará por el resto de la “tela” a una velocidad muy grande pero finita (la misma velocidad de la luz, ¿no es increible?).

A todos los fenómenos en los que información pura (no materia) viaja de un lugar a otro a través de un “medio” (materia, fuerzas o espacio-tiempo) y satisface ciertas propiedades matemáticas, lo llamamos una onda (o chisme físico, para los amigos).

A los chismes de espacio-tiempo las llamamos “ondas gravitacionales” (a mi me gusta más “ondas de espacio-tiempo“).

Pero una cosa es una intuición de Einstein o una predicción de una teoría muy bonita (pero falible como todas) y otra es ver el fenómeno o sus efectos en vivo y en directo.

Eso fue justamente lo que DESCUBRIERON en la década de los 70 y 80, Russell Alan Hulse and Joseph Hooton Taylor, Jr., observando el extraño baile de una binaria de estrellas de neutrones (la primera descubierta jamás) usando el para ello entre otros el radio telescopio de Arecibo.

Las estrellas de Neutrones son versiones aumentadas de los núcleos atómicos.  Como nadie sabe que es un núcleo atómico, difícilmente podría entender lo extremas de las condiciones alrededor de una estrella de neutrones.  Pero bueno, solo créanme (como tuve que hacerlo yo en mi momento).

Entre las cosas extrañas que pasan alrededor de las estrellas de neutrones esta el hecho de que el espacio-tiempo esta fuertemente arrugado, al punto que es difícil confundir esas arrugas con una “fuerza mágica de atracción” como confundió Newton el espacio-tiempo arrugado alrededor de la Tierra.

Si al espacio-tiempo arrugado alrededor de un bicho de estos le agregas la presencia de otro bicho similar que para colmo se mueve alrededor del primera (recuerden que forman un par binario), las cosas con el espacio-tiempo se ponen “peludas”.

Lo primero que pasa es que cuando se “mira” el objeto desde la distancia, la gravedad que produce cambia periódicamente con el tiempo (esto debido justamente a qué desde ellas salen ondas de espacio-tiempo contándonos que allí hay una binaria de estrellas de neutrones).  Pero crear estos “chismes gravitacionales” no es gratuito.  Si dos personas se sientan a chismosiar todo el día en una ventana gastarán su energía hasta quedar exhaustas y tal vez morir.

Eso es justamente lo que pasa con las estrellas de neutrones binarias.  De tanto chismosiar al resto del universo de que están juntas dándose vueltas, consumen su energía.   ¿Se enfrían entonces?.  Por suerte las estrellas de neutrones tienen energía por todas partes.  La energía que se va en la forma de ondas gravitacionales, la sacan del movimiento una alrededor de la otra.  Como resultado, las dos empiezan a aproximarse mutuamente orbitando su centro común de movimiento en tiempos cada vez menores.

Si se usa un radiotelescopio suficientemente poderosos podrás ver el cambio en el movimiento de las estrellas de neutrones a medida que emiten Ondas Gravitacionales.  Ese fue justamente (parte) de los descubrimientos de Husle y Taylor que los llevo finalmente a ganar el premio Nobel en 1993.  Fue este también justamente el momento en el que descubrimos las ondas gravitacionales.

Comparación de las observaciones de las propiedades del pulsar binario de Husle-Taylor y la predicción de la Relatividad usando ondas gravitacionales. La coincidencia es perfecta. Este gráfico marco el descubrimiento de las ondas gravitacionales en 1974.

Comparación de las observaciones de las propiedades del pulsar binario de Husle-Taylor y la predicción de la Relatividad usando ondas gravitacionales. La coincidencia es perfecta. Este gráfico literalmente demuestra que las ondas gravitacionales existen.

¿Y entonces? ¿por qué tanta bulla con LIGO?  Lo que ha descubierto LIGO (ya lo puedo decir en presente porque mientras termino de escribir veo las redes sociales invadidas de los resultados espectaculares anunciados por el equipo del detector) es, no solo un fenómeno similar al descubierto por Husle y Taylor, la perdida paulatina de energía y posterior coalescencia de dos objetos de masas enormes, dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol, sino que además la DETECCIÓN DIRECTA de las ondas gravitacionales, los chismes, que emergieron durante este fantástico evento.

Representación artística más los datos tomados por LIGO de la coalescencia de dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol. Las curvas azul y roja representan las "observaciones" y la predicción de la teoría de Einstein. Juzguen por su cuenta la coincidencia entre ambos. Crédito: LIGO/NSF.

Representación artística más los datos tomados por LIGO de la coalescencia de dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol. Las curvas azul y roja representan las “observaciones” y la predicción de la teoría de Einstein. Juzguen por su cuenta la coincidencia entre ambos. Crédito: LIGO/NSF.

LIGO no ha descubierto las ondas gravitacionales.  Eso es claro.  Pero las ha detectado por primera vez y todos estamos felices por ello.

La mejor noticia de todas es que el día de hoy marca el nacimiento oficial de una nueva rama de la Astronomía: la Astronomía no electromagnética; es decir aquella que no depende de la luz y de otras ondas electromagnéticas para detectar cosas que están muy lejos.

A diferencia del pulsar binario de Husle y Taylor, los agujeros negros bailarines de LIGO nunca fueron vistos por un radiotelescopio o un telescopio en otras longitudes de onda.  Todo lo que sabemos ahora de este par (es decir lo que sabemos desde hace unos minutos cuando lo anunciaron oficialmente) lo aprendimos única y exclusivamente a partir de las ondas gravitacionales detectadas por LIGO.

Como dicen los anuncios publicitarios “ningún fotón fue herido o capturado en esta película”.

Pero insisto. La detección no es igual al descubrimiento.  Estamos frente a un “salto cuántico” tecnológico, mas no a uno científico.  En esto podrían discrepar muchos de mis colegas.  Las posibilidades científicas que se abren en la ciencia son muchas, pero todo hay que decirlo, incluso en los momentos más emocionantes.  En realidad todos sabíamos que las ondas gravitacionales estaban ahí desde hace décadas.

Término con algo que me gusta aún más de todo esto y que se lo leí hace un par de horas a Matt (recuerden leer la maravillosa entrada de blog que recomende al principio): descubrir la coalescencia de dos agujeros negros es aún más espectacular para confirmar las predicciones de la Relatividad General que detectar unas ondas que sabíamos existían desde la presidencia de Reagan.

Para saber más:

  • Entren a Google y escriban: “Gravitational+Waves+LIGO” y si no encuentran lecturas que los satisfagan están en la olla.
  • Aún así les recomiendo esta nota de prensa publicada por mi buen amigo Juan Rafael Martínez en el periódico El Tiempo de Colombia: este enlace.
  • Para los más ñoños lean el paper original anunciando el descubrimiento: este enlace.
  • Aquí hay un interesante recuento histórico de la búsqueda de ondas gravitacionales en el último siglo: este enlace.
  • Una entrevista exclusiva con Einstein acerca de la detección de las ondas gravitacionales: este enlace.

Notas:

  • Edison en los comentarios hace unas precisiones que considero muy pertinentes y que han implicado cambios sutiles en el texto (resaltados en rojo).  La más importante es recordarnos que en realidad 1974 es tan solo el año en el que se descubrió la binaria de estrellas de neutrones.  En realidad las medidas que llevaron a confirmar que su período orbital estaba cambiando tal y como lo predecía la relatividad fue un trabajo que se extendió, casi una década, entre 1973 y 1982.  En mi “defensa” debo decir que la fecha de nacimiento de la Teoría Cuántica también se cifra en el año 1900, con el trabajo de Planck sobre la radiación de cuerpo negro, aunque todos sabemos que la teoría cuántica en realidad fue “entendida” y desarrollada durante dos décadas después de eso.
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Tres Universos

Desde que se inventaron los comunicados de prensa, cada dos o tres días ramas enteras de la ciencia sufren giros de 180 grados gracias a descubrimientos revolucionarios.  El Universo que nos “pinta” la prensa es fantástico y la ciencia de la que nos habla parece así avanzar a pasos agigantados.  Muy diferente es sin embargo el Universo que pintan los mismos artículos especializados que, aunque también exageran la mayor parte del tiempo, al menos son leídos por una comunidad mayormente escéptica y que entienden que de “de eso tan bueno no dan tanto”; o el de los propios científicos que entienden mejor el estado real del conocimiento, pero que se reservan para sí mismos o para sus colaboradores más cercanos, su propia visión del mundo.   ¿Cuál Universo, el de los científicos, el de los “papers” o el de los comunicados de prensa, es finalmente el Universo “verdadero”?

“Existen tres universos: 1) el que se describe en los artículos especializados, 2) el que existe en la cabeza de los científicos y 3) el fantástico Universo de los comunicados de Prensa 
Enero 20 de 2015
http://bit.ly/trino-3universos

Así se verían (supuestamente) los "anillos" de J1407b un "exoplaneta" del mundo de ficción de los comunicados de prensa

Así se verían (supuestamente) los “anillos” de J1407b un “exoplaneta” del mundo (casi de ficción) de los comunicados de prensa.

No hay ninguna duda del enorme benefició que le ha hecho a la ciencia y a su difusión la existencia de comunicadores, periodistas y científicos por igual, que hablan de los descubrimientos científicos más recientes pero también de la ciencia establecida, en medios masivos de comunicación y ahora en Internet.  Me incluyó, por supuesto, en la última categoría, la de los científicos, esto para dejar constancia de que lo que digo a continuación es también una autocrítica.

Sin embargo, se esta volviendo también un poco confuso para la mayoría, especialmente para quienes no tienen nada que ver con los avatares internos de la ciencia, una actividad dinámica y cambiante por definición, entender cuál es el Universo “verdadero”.

Todo parece indicar (o así lo parece demostrar el tono de los comunicados de prensa) que un día el Universo contiene materia oscura y al otro día no; que en la mañana descubrimos el planeta más parecido a la Tierra y en la tarde era solo ruido en la señal; que descubrimos los anillos gigantes de un planeta, pero que en realidad el planeta tiene la masa de una enana marrón; o que un lunes el Universo se formo después de la inflación y al viernes que ya no y tal vez lo hizo después de la colisión de dos “branas”.  En otras área de la ciencia, las cosas no son peores.  El café y el chocolate son un día los mejores amigos del envejecimiento y el cáncer y al otro antídotos eficaces.

Una “confusión” similar (aunque muy natural) se vive al interior de la ciencia misma.  Cada artículo que se publica en revistas especializadas, dice resolver posiblemente la mayoría de los problemas que estaban abiertos en su disciplina o es la semilla para una disciplina completamente nueva.  Aquí la cosa, sin embargo, es un poco más natural.  Los científicos describimos nuestro trabajo convencidos de su valor y aunque sería posible decir que la mayoría de nuestros papers son en realidad pequeños esfuerzos en un proyecto mayor, la verdad es que para ser publicado no se puede andar uno con demasiadas modestias.

A pesar de lo natural (aunque incómodo) que sea admitir esto, por lo menos la mayoría de los lectores de los artículos especializados son colegas escépticos que no tienen ningún problema en dudar, por defecto, de lo que leen; naturalmente también están dispuestos a admitir el poder o la calidad de una idea, pero sin desconocer que el camino hacia la “verdad” científica es bastante arduo y que necesita mucho más que algunos “milagros literarios”.

En tercer lugar esta el Universo que conocen o intuyen los científicos.  Aquel del que solo hablan con sus colegas o con sus estudiantes, pero que también se asoma en una que otra entrevista pública (aunque tal vez no sea lo más importante o notable para la mayoría).  Ese Universo, aunque también esta cruzado por pasiones y no esta exento de exageraciones, es posiblemente el más real de todos.  Solo quien esta metido con el fango hasta el cuello y lleva allí una buena fracción de su vida tiene una buena idea de que tan grave o prometedora es la cosa.  Pero de nuevo, la cosa no parece pasar de los entornos privados de los científicos donde se comentan las realidades a veces muy duras del avance científico, especialmente en la frontera del conocimiento.

Planetas similares a la Tierra: otra área en la que casi todo esta por hacer aún cuando los comunicados de prensa parecen indicar que la meta ya se consiguió.

Planetas similares a la Tierra: otra área en la que casi todo esta por hacer aún cuando los comunicados de prensa parecen indicar que la meta ya se consiguió.

¿Y entonces? ¿cuál es el modelo de realidad que debemos finalmente acoger?

Los comunicados de prensa no van a desaparecer.  Son muy importante en realidad para el avance de la ciencia misma.  A veces, ellos son la única manera para que la gente se de cuenta, así sea exagerando un poco, que hay un grupo de “nerds” tratando de resolver problemas muy difíciles y a los que les llevará seguramente mucho tiempo encontrar algo de valor, pero que aun así deben ser apoyados sin condiciones.

El tono de los artículos especializados no va a cambiar tampoco.  La mejor analogía que se me ocurre en este caso, es aquella con una corte en la que los abogados deben hacer lo que pueden para demostrar la culpabilidad o la inocencia del que esta en el banquillo.  Su profesión, como la de los científicos, les exige esgrimir los mejores argumentos en favor o en contra del “acusado”, con la esperanza de que al final la única ganadora sea la verdad.  Así, es posible que la mayor parte de los papers no expresen la verdad científica definitiva, pero de la suma de ellos, incluyendo los que se contradicen mutuamente, esperamos (y así lo hemos visto en el pasado) salga una que otra verdad.

Si los científicos se sinceran demasiado no podrían admitir que los comunicados de prensa sensacionalistas existieran (o participar directamente en su elaboración) y tal vez no podrían tampoco publicar tan frecuentemente como se los exige una sociedad en la que la eficiencia esta por encima de cualquier otra cosa (“un paper por año como mínimo”, te dicen, no importa que lo que buscas en realidad requiera un par de años, una década para resolverse así sea parcialmente).

El conocimiento científico es como un buen vino: necesita maduración, a veces incluso por décadas, antes de poder consumirse o compartirse con gusto.   Disfrutar de una observación o una medida recién salida de los instrumentos de un rover marciano o un telescopio espacial, es divertido, pero la interpretación de esos resultados tomará posiblemente muchos años antes de convertirse en algo creíble o de ser parte del conocimiento “establecido” sobre el Universo.

Hay que educar más y mejor al público para filtre mejor la información que reciben incluso de fuentes autorizadas, especialmente cuando se habla de avances que apenas están saliendo del horno.  También para que aprecien el valor resultados científicos supuestamente “antiguos”, es decir con edades inaceptables para los estándares de “novedad” de los medios, 5 o 10 años, pero a los cuales un período saludable de maduración les ha conferido un valor más alto de “conocimiento establecido”.

No se debería presionar tanto a los científicos, especialmente a los más jóvenes, para que alardeen de pequeños logros.  Permitirles e incluso promover que trabajen por varios años hasta que se convenzan de que lo que van a decir tiene verdadera relevancia e impacto en el avance de sus disciplinas.  Alternativamente, el estilo de la literatura científica les debería dejar admitir la naturaleza eminentemente temporal de lo que dicen o reconocer abiertamente y sin ningún castigo, que el verdadero valor de sus papers se conocerá en los años futuros y que tal vez no sea muy grande.

Por otro lado los científicos mismos podríamos ser más sinceros y reconocer públicamente en cuáles aspectos del conocimiento científico estamos jodidamente atrasados y en cuáles prácticamente no hay duda de que lo que se sabe es coherente con el universo allá afuera.   Todas esas dudas y ese escepticismo que sentimos por el trabajo nuestro y por el de otros, debería ser evidente en la mayoría de nuestras manifestaciones públicas.  Nuestro trabajo, como comunicadores en algunos casos, debería ser el de enfatizar lo que apenas hoy, 20 o 30 años después de lo que en su momento fueron pequeños descubrimientos, se ha empezado a consolidar como una imagen más o menos segura del Universo.

Así, en lugar de estar alardeando públicamente de las fantásticas medidas de la polarización de la radiación de fondo y de sus posibles interpretaciones, deberíamos estar celebrando hoy, públicamente, la confirmación hecha con más de 30 años de observaciones detalladas del cielo en muy diversas longitudes de onda, de la imagen de un Universo que evoluciono a partir de un estado denso y caliente.  Aunque esto nos puede parecer obvio dentro de la cosmología, la verdad es que es de las únicas cosas de las que estamos casi completamente seguros.

Los populares resultados del satélite Planck que midió recientemente la polarización de la radiación de fondo y puso en entredicho el descubrimiento anunciado con bombos y platillos en 2014 de la observación de las huellas de las ondas gravitacionales producidas en los primeros instantes del Universo.  Tal vez nos deberíamos restringir a mencionar lo que se sabe con certeza: lo que 30 años de observaciones prueban sin duda alguna es que hubo un Big-Bang.

Esta gráfica muestra los hoy populares resultados del satélite Planck que midió recientemente la polarización de la radiación de fondo.  Gran revuelo ha levantado como su análisis detallado ha puesto en entredicho el descubrimiento anunciado con bombos y platillos en 2014 de la observación de las huellas de las ondas gravitacionales producidas en los primeros instantes del Universo. Para no confundir más a la gente tal vez deberíamos simplemente mencionar lo que se sabe con certeza y que Planck ayudo a consolidar: el Universo comenzó en un estado denso y caliente hace 13,800 millones de años.

En lugar de hablar del posible origen del Metano Marciano y su conexión con la existencia de vida en el planeta rojo, deberíamos concentrarnos en insistir que hay más agua en el suelo marciano del que creíamos hace 20 años cuando comenzó nuestra exploración detallada del planeta.  Tal vez nos tome otros 20 o 30 años comprobar el origen del Metano descubierto por el Curiosity, pero ya pasaron los 20 años que necesitábamos para convencernos que el agua en Marte es más abundante de lo que creíamos.

Nos ufanamos de descubrir planetas pequeños, muy parecidos a la Tierra, pero poco se menciona el hecho de que casi nada se podrá saber sobre esos planetas, más allá simplemente de que existen.  En su lugar, los comunicados de prensa deberían estar promulgando como un hecho establecido ya sin ninguna duda la existencia de planetas alrededor de otras estrellas, la mayoría de ellos muy diferentes a aquellos en el Sistema Solar.  Ya no hay nadie que dude de eso, pero mucha tela esta todavía por cortarse en el terreno de los planetas parecidos al nuestro.

En fin.  Es posible que nos toque todavía convivir un tiempo más con esta “trinidad de Universos”, desconociendo lo que saben los científicos y no se atreven a expresar sinceramente, leyendo más papers de los que deberían publicarse y sorprendiéndonos del Universo, casi de ficción que nos pintan los comunicados de prensa.  Pero si admitimos que deberíamos cambiar, tal vez radicalmente, la forma de comunicar la ciencia, quizás algún día podamos decir que al menos todos estamos hablando del mismo Universo.

Hermana Sol

El 8 de mayo de 2014, la Universidad de Texas en Austin hizo un anunció histórico: una de las hermanas de “sangre” del Sol habría sido definitivamente descubierta.  La noticia ha pasado desapercibida en medios especializados y no especializados.  De confirmarse (aunque el trabajo es en sí mismo una confirmación de otros anteriores) el resultado es tan revolucionario como el descubrimiento de otras galaxias a principios del siglo XX o de otros planetas a finales del mismo período.  Lo más increíble de la historia es que el Sol mismo es el artífice indirecto de la especie inteligente que se encargó de reunirlo con su hermana perdida.  He aquí la historia sorprendente de esta reunión familiar imposible.

“HD162826 no es mas una estrella anónima. Es la primera estrella que sabemos se formo con el Sol http://bit.ly/hermana-sol. Deberíamos llamarla ‘Eos’
Marzo 9 de 2014
http://bit.ly/trino-hermana-sol

Mapa de la región del cielo dónde se puede encontrar a "Eos" la primera hermana del Sol descubierta por el hombre

Mapa de la región del cielo dónde se puede encontrar a “Eos” la primera hermana del Sol descubierta por el hombre (Fuente: nota de prensa original del McDondald Observatory.  Crédito: Iván Ramírez, McDonald Observatory)

Detalle de la ubicación de "Eos", la heraman del Sol en la constelación de Hércules (Crédito: Jorge Zuluaga, Universidad de Antioquia, Software: Stellarium)

Detalle de la ubicación y propiedades de “Eos” (HD 162826), la hermana del Sol en la constelación de Hércules (Crédito: Jorge Zuluaga, Universidad de Antioquia, Software: Stellarium)

Sus 22 nombres científicos no dicen casi nada sobre esta estrella antes anónima: HD 162826, HR 6669, HIP 87832, SAO 47009, IRAS 17495+4004, etc.  Aún así, ella no es como cualquiera de las restantes ~300,000 millones de estrellas que pueblan la Galaxia en toda su extensión.  “Eos”, como la llamaré en lo sucesivo, no es nada más y nada menos que la primera hermana del Sol descubierta por el hombre.  Así mismo la diosa “Eos” era hermana de Helios (Sol), dos titanes de la mitología griega con los que hoy honramos las dos estrellas hermanas.

Todas las estrellas de la Galaxia se forman en grupos de cientos a centenares de miles de ellas.  Cada una, incluyendo por supuesto el Sol, alguna vez fueron simplemente uno de muchos grumos en una concentración de gas y polvo puesta al azar en algún lugar del disco galáctico.  Pero solo una fracción de las estrellas viven acompañadas por sus hermanas de “sangre” a lo largo de toda su vida.  Las que lo hacen hoy en día forman lo que los astrónomos conocemos como “cúmulos estelares”.

Los cúmulos más poblados y masivos, llamados también “cúmulos globulares”, se mantienen enteros durante la vida incluso de las estrellas más longevas.  Algunas de ellas, incluso ven nacer varias generaciones de hermanas mientras están unidas por su mutua gravedad en el seno de estas multitudes monstruosas.  El cielo de un planeta en un cúmulo globular debe ofrecer una vista sencillamente espectacular.  Pero grupos relativamente menos masivos, también llamados “abiertos” o “galácticos”, pueden desintegrarse mucho antes incluso de que terminen de formarse los planetas de algunas de las estrellas que lo conforman.  Ese fue precisamente el caso del Sol y de Eos, su hermana recién descubierta.

El cielo de la Tierra primitiva, mucho antes que terminará siquiera la formación de otros planetas.  Crédito: Scientific American.

El cielo de la Tierra primitiva, mucho antes que terminará siquiera la formación de otros planetas.  En ese entonces entre 1,500 y 3,500 estrellas formadas de la misma nube del Sol, estaban empaquetadas en un espacio menor al que nos separa hoy de la estrella más cercana. Crédito: Scientific American.

A pesar de que no la sentimos en la vida cotidiana, la gravedad de la Galaxia es una de las protagonista de esta historia.  Existe la falsa idea de que el movimiento de las estrellas que forman el remolino de la Vía Láctea es producto de la atracción del gigantesco agujero negro que decora su centro.  Nada más lejano de la realidad.  Con apenas 4 millones de veces la masa del Sol este extraño cuerpo apenas si compite con los miles de millones de masa solares que hay tan solo en las estrellas del corazón de la Galaxia (una región también conocido como el abultamiento central).  Es esa concentración masiva de estrellas, más todas las otras estrellas de sus brazos espirales y disco, las que dominan el movimiento de todas las estrellas de la Galaxia.  Y fue justamente esa misma gravedad, regada por un espacio inmenso a través del disco, la que posiblemente creo los brazos espirales y ha conducido a veces a la formación misma de los grupos de estrellas de los que estamos hablando.

Pero su rol creativo es tan importante como su poder destructivo.  Cuando un grupo de estrellas nace, la gravedad de la Galaxia lo destroza con el tiempo, separando a las hermanas de sangre y regándolas sin piedad a través del disco galáctico donde se confunden con millones de estrellas similares.  Eso le paso precisamente al grupo en el que nacieron el Sol y Eos.  Se estima que entre 1,500 y 3,500 estrellas nacieron al mismo tiempo que el Sol, todas en la misma nube de gas y polvo hace más de 4,500 millones de años.  Miles de estrellas pequeñas, grandes y medianas como el Sol, estaban reunidas en un espacio más pequeño que el que nos separa hoy de la estrella más cercana (Próxima Centauri esta a solo 4.2 años-luz).  Las estrellas estaban empaquetadas tan apretadamente que desde el otro lado de la Galaxia posiblemente se veían como una única estrella con un brillo millones de veces mayor al del Sol.

En unos 100 a 200 millones de años, la suma de tres efectos, la perdida de una buena fracción de la masa del cúmulo cuando algunas hermanas explotaron barriendo gas y polvo que actuaba como pegante gravitacional, la aproximación fortuita entre algunas hermanas que produjo el efecto de “honda” gravitacional que ha impulsado a nuestras primeras naves interestelares (las sondas Voyager) y el lento pero seguro accionar de las mareas gravitacionales del resto de la Galaxia, dispersaron el cúmulo hasta que las hermanas perdieron los vínculos gravitacionales que las unían.

Trayectoria simulada de las hermanas del Sol después de 4,500 millones de años. Crédito: Scientific American

Trayectoria simulada de las hermanas del Sol después de 4,500 millones de años. Crédito: Scientific American

En una cruel coincidencia, hoy, los hijos del Sol estamos presenciando la lenta desintegración de un grupo similar.  Se trata nada más y nada menos que el grupo formado, entre otras, por las estrellas de la Osa Mayor.  Aunque la mayoría de las constelaciones son agrupaciones arbitrarias de estrellas sin ninguna relación física, las estrellas más brillantes de la Osa Mayor están ubicadas más o menos a la misma distancia y se mueven de forma unánime revelando una conexión pasada que podría rastrearse hasta hace algo más de 300 millones de años.  Hoy, dos estrellas de la Osa como Alioth y Megrez se encuentran ubicadas a una distancia de unos 8 años luz, la misma que separa al Sol de su vecina Sirio.

Fotografía de la Osa Mayor.  Crédito: David Malin.  Tomado de: http://www.davidmalin.com/fujii/source/UMa.html

Fotografía de la Osa Mayor. Crédito: David Malin. Tomado de: http://www.davidmalin.com/fujii/source/UMa.html

Una reunión imposible

Hasta aquí los hechos científicos.  La pregunta ahora es ¿cómo llegamos a este punto? ¿cómo es posible que desde nuestra pequeñez espacial y temporal hayamos podido encontrar una de las hermanas perdidas del Sol?  Al principio comparaba este descubrimiento con aquel de las primeras galaxias distintas a la Vía Láctea o el de los primeros planetas por fuera del Sistema Solar.  Ambos descubrimientos revolucionaron nuestra manera de pensar el Universo local y globalmente y revitalizaron de formas notables áreas enteras de la Astronomía.  Para mí, este nuevo descubrimiento es igual de espectacular.  Hemos descubierto la aguja en un pajar de 300,000 millones de hebras.

En una suerte de analogía, es como si el Sol, huérfano y separado tempranamente de sus hermanas, hubiera urdido un plan para encontrarlas.  Una versión novelada de esta historia rezaría de esta forma.

Un Sol joven notaba impotente como perdía a sus hermanos.  Por su naturaleza inerte se dio muy pronto cuenta que no lograría reconocer a sus hermanas en el futuro sin la ayuda de formas de materia más complejas.  Por suerte a su alrededor se estaban forjando briznas de materia más compleja, granos de arena primero, trozos de piedra después y finalmente planetas enteros.  En el tercer planeta de su séquito, formado mucho antes de que sus hermanas se dispersaran por la Galaxia, un milagro se forjo secretamente: la vida.   El Sol cultivo lentamente ese milagro por casi 1,000 millones de años hasta que su diversidad alcanzó un nivel apreciable y su dependencia del Sol se hizo inevitable.  Así nacieron los primeros organismos fotosintéticos, “comedores” de luz solar.  En el entretanto y después de 5 vueltas completas a la Galaxia, el Sol y sus hermanas se habían dispersado en un volumen tan grande que sus vínculos gravitacionales se habían diluído hasta hacerse casi nulos.  Todas eran ya, harina de costales diferentes.

Mientras Eos y las más de 1,000 hermanas del Sol se confundían entre estrellas similares, la vida se hizo visible y diversifico de forma explosiva.  Apenas hace 2 vueltas (de las 27 que han completado las hermanas alrededor del centro) organismos multicelulares complejos empezaron a poblar los mares, ríos y tierras emergidas del planeta.  El plan del Sol estaba dando sus frutos.   Pero tuvieron que pasar centenares de millones de años y ocurrir muchos desastres, grandes períodos volcánicos, impactos de asteroides, explosiones de vecinas casuales, para que la evolución (alimentada por el combustible permanente del Sol) creará un organismo con la capacidad de ver el cielo el cielo y las estrellas con un interés diferente al de orientarse o medir el tiempo como lo hacían ya muchas otras especies.

El Sol espero pacientemente a que esta nueva especie inventará la agricultura, domesticarán los animales, y sus individuos se reunieran en grupos e inventarán formas sofisticadas de pensar y comunicarse; incluso debió ver como se mataban entre sí mientras discutían asuntos completamente ajenos a los de su misión final: encontrar las “tías” perdidas.

El desenlace final de la historia comenzó hace más de 2,000 años (tan solo una cien milésima parte de una vuelta del Sol alrededor de la Galaxia que en lo sucesivo llamaré “año galáctico”) cuando los primeros humanos empezaron a pensar que las estrellas que veían en el cielo tenían una naturaleza similar a la del Sol.  Fue solo esta primera revelación la que empezó a tranquilizar a nuestra estrella.  El fin de su plan parecía estar cerca… ¡que equivocado estaba!  Tuvieron que pasar cerca de 1,900 años para que nos acercáramos siquiera un poco al entendimiento de la naturaleza real de las estrellas, pero sobre todo para que inventáramos las teorías y técnicas que nos permitirían encontrar las hermanas perdidas del Sol.

El primer gran descubrimiento que se produjo fue la espectroscopía.  3,500 millones de años fueron necesarios para que inventáramos la técnica necesaria para el descubrimiento de Eos.  Estudiando el arco iris producido por la luz de las estrellas al pasar por un prisma (o modernamente por el equivalente a una persiana microscópica) investigadores de la Universidad de Texas en Austin, determinaron con precisión la composición química de HD 162826 y muchas otras estrellas que sospechaban podrían estar emparentadas con el Sol.  Como era de esperarse, el Hidrógeno y el Helio dominan el panorama.  Pero fueron los raros elementos Bario e Itrio los que proveyeron las claves fundamentales.  Usando avanzados espectroscopios estos astrónomos trabajando en el Observatorio McDonald en Texas, descubrieron que la abundancia de estos elementos en el Sol y en Eos eran casi exactamente las mismas.  La probabilidad de que dos estrellas nacidas en lugares diametralmente opuestos de la Galaxia coincidiera a ese nivel era prácticamente nula.

El segundo gran descubrimiento que el Sol debió esperar para que se hiciera realidad su reunión con las hermanas perdidas, fue la medida del imperceptible campo gravitacional de la Galaxia.  La historia comenzó hace hace apenas 250 años (una millonésima del año galáctico) cuando William Herschel construyó el primer mapa de la Vía Láctea.  Pero fueron necesarios muchos años más, miles de observaciones dedicadas y el desarrollo de teorías físicas nuevas, para que en las primeras décadas del siglo XX, Bertil Linblad y Jan Oort desarrollarán las primeras ideas que permitieron medir y calcular la gravedad de la Vía Láctea cerca al Sol.

Pero esto no sería suficiente.  Después de 27 vueltas alrededor del centro, rastrear el camino de cualquiera de las vecinas del Sol para saber si se trataba de una de las hermanas perdidas, tomaría un esfuerzo mayor.   La paciencia del Sol se ponía otra vez a prueba.  Casi 100 años después de las ideas fundamentales de Linblad y Oort y solo después de la invención de máquinas capaces de calcular como ningún otro organismos vivo lo hacía, el mismo grupo de Astrónomos de la Universidad de Texas que había hecho las observaciones de  la composición de HD 162826 entre otras estrellas, rastrearon con computadores su movimiento dentro del disco de la Vía Láctea.   Cuál no sería la sorpresa, cuando descubrieron que una de ellas, nuestra “Eos”, parecía haber nacido justamente en la misma región donde se supone nació el Sol.

Nuestra estrella consiguió su cometido.  4,500 millones de años después de perder el vínculo con sus hermanas, una brizna de materia elemental que evolucionó en un planeta diminuto, nacido de entre los restos de polvo de su cuna, encontró por fin al menos a una de sus hermanas.  Con millones de estrellas revoloteando alrededor suyo la probabilidad de que efectivamente haya una relación de parentesco entre ellas no es del 100%, pero por incertidumbres similares se declara hoy la paternidad de muchos niños.

La novela de la reunión familiar del Sol con sus hermanas apenas comienza.  Todavía hay miles de hermanas perdidas; unas tan diferentes del Sol como Eos y otras mucho más parecidas a él.  ¿Cuántas de ellas tienen planetas? ¿podrá alguna albergar vida e incluso una civilización que evolucionó también bajo el secreto deseo de su estrella de encontrar a sus hermanas?

No se pierdan los próximos capítulos de esta novela que parecen deparar mucha más emoción de la que ya se ha visto.

Lecturas Recomendadas

Actualización:

  • Tuve la suerte de conversar con Iván Ramírez, investigador principal del descubrimiento de Eos (mi propio nombre para HD 162826) quien me comento un par de datos adicionales muy interesantes.
  • El año pasado habían descubierto una gemela del Sol, HIP56948, pero de nuevo el descubrimiento paso un poco desapercibido a pesar de su importancia.  Ahora bien hay que distinguir una “gemela” de una “hermana”.  Las gemelas, como explica Iván, son estrellas con propiedades casi idénticas a nuestra estrella así se hayan formado en otra parte de la Galaxia.  Algo así como un Sol 2.0.
  • Como es natural el nombre que yo escogía aquí, Eos, sigue la tradición occidental de asignarle nombres de personajes mitológicos griegos, latinos e incluso árabes o persas.  Pero es otro tiempo.  Me cuenta Iván que ellos ya habían decidido llamar a HD 162826, “Inti Wawqi” (Sol hermano en Quechua) e  “Intipa Awachan” a HIP56948.  Excelentes nombres que hacen honor al origen indígena de al menos uno de sus descubridores (Iván es Peruano y un 90% indígena como el mismo aclara) ¡Felicitaciones de nuevo para él!

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