Desde hace unos meses pertenezco a la comunidad de divulgación científica Scenio, bastante centrada en medios audiovisuales y gráficos y en la difusión de conocimiento por redes sociales. Hace ya tiempo que venía siguiendo la pista al contenido que producen, y pensé que podría ser interesante participar en alguno de sus programas si consideraban útiles mis conocimientos de astrofísica, ciencia ficción y similares. Y de hecho, el año pasado ya participé en algunos directos en el Twitch de ScenioTV con el programa Enciérrate con la ciencia, siendo una experiencia muy satisfactoria y que repetiría encantado. En cierto modo, aparecer en retransmisiones por Twitch fue bastante similar a mi participación en el podcast Coffee Break: Señal y Ruido, cuyas grabaciones se emiten en directo por YouTube desde hace unos años. Cada vez que participo en un episodio de este podcast, por cierto, lo sigo enlazando en esta entrada del blog como siempre, pero la web del proyecto no incluye los vídeos de estas retransmisiones en directo. Desde que estoy en Scenio, no obstante, cada vez que participo pongo una entrada también allí con el vídeo correspondiente y algún enlace extra.
Como digo, mi idea original al unirme a la comunidad era participar de vez en cuando hablando de astrofísica como invitado en algún programa creado por otras personas, especialmente dada la falta de tiempo libre que tengo con mi trabajo actual. Y cuando hace unos meses se hizo una reunión para hablar de la temporada de este año en ScenioTV y proponer ideas de programas, me presenté voluntario para participar en varios. Uno de ellos, propuesto por Sergio Escamilla, no consistiría únicamente en divulgar resultados científicos, sino en hablar más de cómo es la realidad de la investigación; de qué caminos se pueden seguir para llegar a trabajar en esto, qué problemas pueden darse en el mundo académico, etcétera. Yo, con el doctorado ya terminado, en mi segundo contrato postdoctoral, y habiendo reflexionado bastante sobre estos temas en los últimos años, comenté que podría tener bastante que aportar si participaba. Otra persona que se apuntó voluntaria para hablar de estos asuntos fue Amanda Ramón, doctoranda y divulgadora como Sergio.
Lo que ocurrió a continuación debería haber sido previsible: sin saber muy bien cómo, al final acabamos asignados los tres como co-creadores y organizadores de este programa. Así nace Ciencea como puedas, donde trataremos de contar qué supone ser científic@ joven en España, combinando nuestros puntos de vista y diferentes trayectorias académicas. Sergio es graduado en biotecnología, tiene un master en neurociencias, y realiza un doctorado sobre la enfermedad de Alzheimer. Amanda es arquitecta, y en su doctorado se dedica a realizar modelos digitales de edificios. Por último, yo mismo soy doctor en física y mi especialidad es la astrofísica observacional, centrándome en estudiar galaxias con espectroscopía de campo integral en los últimos años.
El programa tendrá una periodicidad mensual, y en principio el horario que tenemos asignado los viernes de emisión es a las 19:00 CEST, con una duración de un par de horas. Antes de cada emisión lo anunciaremos en redes sociales, y estaremos atentos a ellas por si hay preguntas que queráis que respondamos. Y una vez en directo, por supuesto, se puede participar escribiendo por el chat de Twitch. Si no es posible seguirlo cuando grabamos, siempre puede verse en diferido en el canal de Twitch durante las siguientes dos semanas, y en el canal de YouTube de ScenioTV con posterioridad.
En el primer programa, emitido el 3 de junio, contamos a qué nos dedicamos cada uno y también cómo han sido nuestras respectivas trayectorias académicas hasta el momento. A raíz de esto aprovechamos para hablar de las dificultades que hay para realizar un doctorado cobrando por tu trabajo, todo lo que supone pedir un contrato postdoctoral una vez terminada la tesis, y unos cuantos temas más. En la ronda de preguntas se discutió también sobre la elección de carrera o cursos FP, salidas profesionales que tengan poco que ver con la carrera o tesis hecha, algunas pinceladas sobre cómo está estructurada la carrera investigadora, comparación entre varios países, la percepción social de la ciencia, etcétera.
El segundo programa se emitió el día 8 de julio, y lo dedicamos a explicar cómo fueron nuestras investigaciones pero incluyendo todas las dificultades que nos surgieron por el camino. Amanda, que trabaja realizando modelos térmicos de edificios, nos contó los problemas que dieron las cámaras, los sensores, los edificios en sí e incluso los robots usados para el mapeo. Sergio, a su vez, nos habló de su investigación en Alzheimer y las dificultades para separar las sinapsis del resto de las neuronas y también para generar neuronas a partir de células madre en el laboratorio. Por mi parte, yo conté lo que nos costó obtener observaciones terrestres en infrarrojo medio durante mi tesis, procesar datos del interferómetro ALMA en mi primer postdoc, y tratar de discernir entre efectos instrumentales o simulaciones incorrectas en mi trabajo con JWST. Dada la temática del programa, además, el software que usamos para la retransmisión decidió también unirse con una serie de problemas técnicos por su parte.
El tercer programa tuvo lugar el 2 se septiembre, y lo dedicamos a los entresijos de las publicaciones científicas, que dieron bastante que hablar. En él explicamos qué es una publicación científica y la revisión por pares, cómo funcionan, la importancia que tiene obtener un gran número de citas y los problemas que ocasiona este incentivo, cómo está organizado el modelo económico en torno a todo este sistema y las consecuencias que tiene todo ello, y también cómo navegar sabiendo todo esto para discernir si podemos fiarnos o no de lo que dice un artículo concreto.
El cuarto programa lo hicimos el 28 de octubre, a partir de una idea que surgió al ver que los tres habíamos usado de algún modo la radiación infrarroja aunque nuestras ramas de investigación fuesen completamente diferentes. Empecé yo explicando los fundamentos físicos y las propiedades de la luz infrarroja, para después contar todos los mecanismos que hacen que distintos cuerpos la emitan o absorban, y cómo usamos todo eso para estudiar el universo y la formación de otras estrellas y sistemas solares como el nuestro. Tras ello, Sergio nos habló de cómo usa en bioquímica las técnicas de Western blot y de inmunofluorescencia para identificar y localizar moléculas concretas en muestras y tejidos biológicos. Y finalmente, Amanda explicó cómo usa distintos detectores de infrarrojos para estudiar la estructura de edificios y posibles defectos en la misma, áreas por donde pierden calor, etcétera.
El quinto programa se emitió el 9 de diciembre, y el tema elegido fue sugerido en el chat durante el episodio anterior. Se nos pidió hablar del radón, y era algo que cuadraba perfectamente con nuestros tres perfiles para explicarlo todo desde distintos ángulos. De nuevo acabé empezando yo para contar qué son y cómo se producen los distintos tipos de radiactividad, explicar cómo se transmutan unos elementos en otros y por qué el radón es un gas, y algo de las condiciones geológicas que hacen que en algunas zonas haya más concentración. Después continuó Sergio, con una detallada explicación de todas las formas en que la radiactividad puede afectar a los tejidos de los seres vivos. Tras ello, Amanda nos cuenta cómo se tiene todo esto en cuenta en la normativa a la hora de construir edificios, y cómo detectar y evitar la acumulación de radón en ellos. Como extra, también nos habló de la construcción del nuevo sarcófago que cubre la central de Chernóbil. En la última parte del programa tuvimos más comentarios y discusión sobre la radiactividad en general, clarificamos y añadimos más detalle a lo explicado, y hablamos de temas relacionados incluyendo los rayos cósmicos y los viajes espaciales.
En principio iré añadiendo en esta entrada los programas que vayamos emitiendo cuando se cuelguen en YouTube, para tener fácil acceso a todo lo que discutió.
La directora del proyecto, Montserrat Villar, forma parte también del departamento de astrofísica en el Centro de Astrobiología, así que a lo largo de estos meses he podido mantener conversaciones interesantes con ella. Y resulta que un día mencioné a raíz de C³ mi afición por crear arte de temática espacial tanto a lápiz como usando programas de animación y renderizado 3D, como puede verse en mis galerías de DeviantArt y ArtStation, y mis ilustraciones le gustaron bastante.
Enseguida me preguntó si tendría algún dibujo de Saturno, puesto que estaba preparando una entrada con reflexiones de Christiaan Huygens incluyendo un dibujo suyo del planeta, y quería complementarlo con una ilustración moderna que sirviera de comparación. Afortunadamente, por el año 2009 me dediqué como hobby a representar en 3D los planetas Júpiter y Saturno con sus sistemas de lunas, manteniendo sus tamaños y órbitas correspondientes a escala, y llevaría relativamente poco tiempo conseguir mapas de mejor resolución de sus superficies para aplicarlas a la geometría ya preparada desde entonces y crear la imagen necesaria. Una vez hecho, me dediqué a mejorar un poco por mi cuenta mi representación de Titán, cuya bruma de material orgánico forma varias capas en la mesosfera que son visibles en las imágenes reales pero en la mía estaban ausentes. Como esta luna fue descubierta por el propio Huygens, se decidió incluir también esta imagen acompañando al texto. El resultado puede verse en COSMOSTHEOROS. Conjeturas relativas a los mundos planetarios, sus habitantes y sus producciones.
Otra propuesta de Montse fue crear en la página del proyecto una galería de imágenes con mis ilustraciones más relacionadas con la astrobiología, que constituiría una sección propia de la web. Para ello la selección fue bastante variada, incluyendo dibujos que hice para mi tesis doctoral, algunos más recientes pero aún no publicados, uno de 2009 y algunos más, pero también acabé mejorando y creando representaciones en 3D especialmente para la ocasión, sobre lugares tan prometedores para la vida como las lunas Encelado y Europa en torno a Saturno y Júpiter respectivamente. Incluso acabé añadiendo como colofón una representación de un exoplaneta lleno de vida que creé originalmente para mi charla en Amazings Bilbao 2012 (ahora Naukas) sobre cómo descubrirlos y estudiarlos. Para evitar que quedaran algo inconexas, escribí un texto que sirviera como hilo conductor entre todas ellas, y también funciona como breve artículo de divulgación sobre el campo de la astrobiología en general. Todo ello está disponible con las imágenes en alta resolución haciendo clic en AstroIllustrare.
Por supuesto, animo a no quedarse sólo en mis contribuciones sino disfrutar también del resto de contenidos en la web del proyecto, que constituyen un gran trabajo por parte de todo el equipo. ¡Espero que os guste!
En noviembre estuve participando en Somos Científicos y Científicas, Sácanos de aquí, una actividad de divulgación dirigida a estudiantes de instituto y organizada en colaboración con la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). Como indica su nombre, consistía en sacar un poco al personal investigador de nuestro ámbito usual de trabajo para que adolescentes de diversos centros pudieran ver cómo somos realmente como personas, a base de preguntarnos lo que fuese: tanto sobre a qué nos dedicamos como cuáles son nuestros intereses, cómo es nuestra vida diaria, nuestra opinión sobre temas diversos, etcétera. Al final del evento, la persona que más votos recibiera del conjunto de estudiantes recibiría un premio de 500 € para dedicar a un proyecto de divulgación propio.
Dichas preguntas podían hacerse en dos modalidades distintas: en chats de media hora en la que toda un aula de instituto hablaba al mismo tiempo con el personal investigador que se conectase en ese momento, o bien mandándonos las preguntas directamente para que respondiéramos de forma más sosegada y en diferido. Ambos modos tienen sus ventajas y desventajas, claro. Por ejemplo, los chats proporcionaban una mayor cercanía y probablemente sean más efectivos para cumplir el objetivo de mostrar que quienes se dedican a la investigación suelen ser personas normales y muy diversas, en vez de seguir los arquetipos estereotipados que son bastante comunes en los medios. Las preguntas en diferido, en cambio, permitían respuestas más detalladas que no da tiempo a elaborar en el ritmo tan rápido de los chats.
En todo caso, la interacción estaba siempre basada en texto, un formato que a esas edades se domina bastante por las aplicaciones de mensajería instantánea, y fomenta la participación de quienes podrían decidir no preguntar nada por vergüenza, timidez u otros factores. Además, de este modo se puede transmitir mucha más información entrecruzada durante los chats, se evitan los numerosos problemas técnicos y de acceso a ancho de banda que ocurrirían en formato vídeo, y se garantiza la protección de la intimidad del alumnado menor de edad en todo el proceso.
Antes de continuar, quiero señalar que la actividad volverá a repetirse en marzo de 2022, de modo que si alguien quiere apuntarse enlazo aquí la información para el personal investigador y la información para docentes de centros educativos que quieran participar. Eso sí, habrá que tener en cuenta que la selección dará prioridad a centros públicos y situados en zonas rurales, donde se encuentra el alumnado con menos posibilidades de acceso a actividades de divulgación, museos, visitas a universidades, etcétera. La actividad este año contaba también con una novedad respecto a ediciones anteriores: el personal investigador participante tiene la oportunidad de recibir formación en comunicación científica, impartida y certificada por la Unidad de Educación de FECYT.
Personalmente me resultó muy gratificante, aunque por mi horario laboral pude participar en muy pocos chats y me centré principalmente en las preguntas en diferido. Y la verdad es que éstas resultaron ser muy parecidas a las que compilé aquí hace unos diez años cuando usé otra plataforma online para responder cuestiones de quienes me seguían en redes, así que fue una experiencia bastante familiar. Pero esta actividad tenía como añadido que se nos pedía rellenar un perfil con bastante información sobre nosotros mismos y nuestro trabajo, para que el alumnado tuviese una mejor idea de qué preguntas hacernos. Así que, debido a eso, creo que ahora mi perfil allí contiene la mejor descripción de cómo me ha ido yendo este año en el Centro de Astrobiología trabajando para el instrumento MIRI del telescopio espacial James Webb. Lo recomiendo a quien tenga curiosidad.
La verdad es que todas estas preguntas nos ayudaron también a quienes respondíamos a ampliar nuestra amplitud de miras, y se nos acabó haciendo corto. Personalmente me estoy planteando si volver a apuntarme para la sesión de primavera, pero algo que he decidido con seguridad es reabrir mi perfil en CuriousCat, una plataforma en la que también se pueden hacer preguntas de todo tipo y donde tengo unas cuantas ya contestadas. [ACTUALIZACIÓN: a los pocos días de poner esto CuriousCat dejó de funcionar y me abrí también un perfil en Retrospring]. Si me sigues en redes y tienes alguna cuestión que querrías que respondiese sin la limitación de caracteres de Twitter y de modo que quede recopilada sin perderse en la inmediatez que rige en otras páginas, junto a los comentarios de este blog es también un buen sitio. Espero veros por allí.
El día 10 de febrero de 2016, la Universidad de Valencia recibió la visita de Jocelyn Bell Burnell, descubridora de los primeros púlsares. En el Departamento de Astronomía y Astrofísica pudimos asistir a un seminario donde narró en detalle los entresijos de dicho descubrimiento, y tras ello Antonio Sánchez y yo tuvimos el privilegio de entrevistarla brevemente para nuestro programa de radio El Café Cuántico.
Jocelyn Bell Burnell junto a mí y Antonio Sánchez en la Universidad de Valencia
La entrevista completa en inglés puede escucharse aquí y en el siguiente reproductor:
Como El Café Cuántico es un programa de divulgación en español, tradujimos y doblamos la entrevista con la ayuda de Clara Remón (que nos prestó su voz para Jocelyn). La versión en castellano puede escucharse a partir del minuto 22:08 del programa emitido en radio, accesible aquí, y con información extra en la entrada anterior de este blog. Aprovechando que ya hicimos este trabajo para el doblaje, pongo a continuación tanto la transcripción de la entrevista en inglés como su traducción al castellano, para quien prefiera el formato escrito en vez de audio.
Transcripción en inglés:
H: Héctor, A: Antonio, J: Jocelyn
H: Okay, as a first, thanks for agreeing to this interview. J: You’re very welcome. H: Okay, so your talk today was about the discovery of pulsars. This is a bit of a big question to ask, but would it be possible to summarize how were they discovered, in a few minutes? J: They were discovered by accident. We were meant to be looking for something very distant, and these things in the foreground went, “yuhu!”, “hey-ho!” [laughs]. An analogy I sometimes use is, you are somewhere with a good view, you’re making a video of a sunset, a car comes and parks in the foreground, and it has its yellow lights flashing, which spoils your video. H: Unless you were searching for a suspect or… in the area. J: Yes. A: So… can you relate more or less to our listeners how it is to stay all night long looking at the sky with a radio telescope? J: With radio telescopes you do not normally work at night. That was partly why I went into radio astronomy. I thought, “I can get a good night sleep and do the radio astronomy in the daytime”. And that’s normally what you do with radio astronomy. But in fact, when we were finding the pulsars I had to work sometimes at night. But it wasn’t usual. H: Just so the audience knows, she had to analyze the data by hand because it was not on a computer, like now, this was 1967… J: Yes. H: So, where was the data stored? J: The data came out as a pen moving over chart paper and we stored the chart paper, we rolled up the chart paper and we kept them in shoeboxes, because the boxes that they sell shoes in are about the right size for these rolls of paper. H: That was like, 40 meters a day each…? J: Um… H: Something like that? J: No, four hund- Um… My brain is going, um… H: I think in the talk it was 120 meters a day… if it was all day long… J: Yes, four, four hundred for a full sky survey. H: Aaah okay. H: So yeah, so the telescope was pointing at a fixed direction? J: Yes. H: The sky had to move around… J: Yes. As the Earth turned you see different bits of sky. H: So the discovery of pulsars was by accident but, how did you identify them? J: That took a long time. Worse.. Some months. Because when you find a curious signal, you have to suspect there is something wrong. So you first of all try to find what’s wrong with your equipment. And finally you decide it’s nothing wrong with your equipment. And another problem with radio telescopes is they can pick up radio interference. So in those days, cars could produce radio interference. They were not properly suppressed, the electrics in a car. And anything that sparked would give radio waves. Today it’s mobile phones and microwave ovens that give the problems, but, you know, they too produce radio waves that you don’t want as a radio astronomer. H: Even meteors, I think. The first radio observations were of… trying to bounce radio… J: Yeah, that’s reflected off. Yeah, that’s using radar, really. H: Ah, okay, so… it’s not emitted by them. J: Not emitted by them, no. That’s right. A: A pulsar is more or less… it’s an incredible remnant of a Supernova event; they are also referred to as “cosmic lighthouses”, and in 1972 and 1973 a plaque was sent together with the Pioneer 10 and Pioneer 11 with a message attached there. One of the things included there is the relative position of the Sun to the Galaxy Center and the 14… I’m not sure if they are the 14 nearby closest pulsars… J: They might be the strongest ones, I’m not sure but it was the number of pulsars, yes. A: So, there how many… you discovered 4 pulsars… are these 4 pulsars included in? J: I DON’T KNOW! I’ve not checked. They would probably have used strong pulsars because they will be easiest to observe. There is another sense in which pulsars can be cosmic lighthouses. When we start travelling through the galaxy in spaceships we will have a radiotelescope attached to the spaceship and we will get fixes on several pulsars and work out where we are because that pulsar is in that direction, this other pulsar is in that direction and a third pulsar is in another direction and that allows you to say where you are in the galaxy, a bit the way people in ships use lighthouses to find out where they are. A: So do you think (that) any extraterrestrial civilization is going to find us some day, maybe? I don’t know if because of this Pioneer 10 plaque but… J: I think the chances of another civilization picking up the Pioneer 10 or 11 satellites is rather small; but one of the amazing things in astronomy in the last 10 years is realizing that many stars have planets. There are far more planets in the universe than we had originally thought. And if there are more planets, there would be more planets properly placed to be suitable for life; so quite possibly there is life elsewhere in the Universe on 1 of these planets. Whether we can contact it is another issue but I think the chances of there being life are big. A: Ok, I have one last question, which is a little bit more related to the award you receive after a big discovery. What was your reaction? Can you explain it again, after the Nobel Prize award to Antony Hewish… and also what would it be your reaction nowadays if a woman in science, it doesn’t matter in which field, doesn’t receive a prize that she merits? H: She earned? J: She earned, yes. I think I was excluded from the Nobel Prize because I was a student. I don’t think they knew I existed. I don’t think they knew I was a woman. So it was because I was a student. I was very pleased when I heard the news because I realized immediately that this created a precedent. Opened a door. Up till then, no astronomer had won a Nobel Prize. There is no Nobel Prize in Astronomy, you only get it through Physics, and this was the first time the Physics Committee had considered there was good physics in Astronomy. And I knew that once that door had been opened, other astronomers would get Nobel Prizes and since then probably about 15, maybe 20, astronomers have had Nobel Prizes. So it was hugely important, and I was proud that it was these pulsars or neutron stars that had convinced the Physics Committee that there was good physics in Astronomy. A: Ok, so I think that was all from our part. Thank you very much for this interview. J: You’re very welcome. Was it recorded ok? H: Yeah, I think it is. Thank you sooo much…
J: You’re very welcome.
Traducción al español:
H: Héctor, A: Antonio, J: Jocelyn
H: Bueno, antes que nada, gracias por aceptar esta entrevista.
J: ¡No hay de qué!
H: Entonces, su charla hoy trató sobre el descubrimiento de los púlsares. Esto es una pregunta un poco amplia, pero ¿sería posible resumir cómo se descubrieron, en unos minutos?
J: Se descubrieron por accidente. Se suponía que íbamos a buscar algo muy lejano, y estos objetos aparecieron delante en plan "¡Yuju!", "¡Eo!" [Se ríe]. Una analogía que uso a veces es: tú estás en un sitio con buenas vistas, sacando un vídeo de la puesta de sol, un coche viene y aparca delante, y los destellos de sus luces amarillas te fastidian el vídeo.
H: A no ser que se estuviera buscando a un sospechoso o algo, en la zona.
J: Sí.
A: Y… ¿puede relatar más o menos a nuestros oyentes cómo es estar toda la noche mirando al cielo con un radiotelescopio?
J: Con radiotelescopios normalmente no se trabaja por la noche. Por eso en parte me metí en radioastronomía. Pensé: "Puedo dormir bien por las noches y hacer la radioastronomía por el día". Y eso es lo que se hace normalmente en radio astronomía. Aunque de hecho, cuando estábamos descubriendo los púlsares tuve que trabajar a veces de noche. Pero no era lo normal.
H: Para que lo sepan los oyentes, tuvo que analizar los datos a mano porque no estaban en un ordenador como ahora, esto era en 1967…
J: Sí.
H: ¿Y dónde se almacenaban los datos?
J: Los datos salían con un punzón moviéndose sobre sobre papel pautado, y almacenábamos ese papel, lo enrollábamos y lo guardábamos en cajas de zapatos, porque las cajas en las que venden zapatos tenían el tamaño apropiado para estos rollos de papel.
H: Eso eran unos, ¿40 metros cada día…?
J: Em…
H: ¿Algo así?
J: No, cuatrocient… Um… Se me va el cerebro. Em…
H: Creo que en la charla se dijo 120 metros al día, si estaba todo el día…
J: Sí. Cuatro. Cuatrocientos para escanear todo el cielo.
H: Aaah, vale.
H: Y… ¿el telescopio apuntaba a una dirección fija?
J: Sí.
H: Tenía que moverse el cielo alrededor…
J: Sí. Conforme gira la Tierra ves distintas partes del cielo.
H: Y el descubrimiento de los púlsares fue un accidente, pero ¿cómo los identificó?
J: Eso llevó mucho tiempo. Más… varios meses. Porque cuando encuentras una señal curiosa, has de sospechar que hay algo mal. Así que antes de nada intentas buscar qué falla en tu instrumento. Y finalmente decides que no le pasa nada al equipo. Y otro problema con los radiotelescopios es que detectan interferencias. Y por entonces, los coches podían producir interferencias en radio. No estaban bien aislados, los circuitos eléctricos del coche. Y todo lo que soltara chispas producía ondas de radio. Hoy los que dan problemas son los teléfonos móviles y los microondas, pero sí, también producen ondas de radio que no quieres como radioastrónoma.
H: Incluso los meteoros, creo. Las primeras observaciones en radio fueron… intentando hacer rebotar ondas de radio…
J: Sí, que se han reflejado. Sí, eso era usando radar, en realidad.
H: Ah, vale entonces… no las emiten.
J: No las emiten, no. Correcto.
A: Un pulsar viene siendo... un remanente increíble de una Supernova. También se les conoce como "faros cósmicos", y en 1972 y 1973 una placa fue enviada junto con las sondas Pioneer 10 y Pioneer 11 con un mensaje grabado en ella. Una de las cosas allí incluidas es la posición relativa del Sol al centro de la galaxia y a 14... bueno, no estoy seguro de si son los 14 púlsares más cercanos en nuestras inmediaciones...
J: Puede que sean los más intensos, no estoy segura, pero ese era el número de púlsares, sí.
R: Usted descubrió los 4 primeros púlsares... ¿Están estos 4 púlsares incluidos entre ellos?
J: ¡No lo sé! No lo he comprobado. Probablemente utilizaran púlsares intensos, ya que serán más fáciles de observar. Hay otro sentido por el que los púlsares pueden ser faros cósmicos. Cuando empecemos a viajar a través de la galaxia en naves espaciales llevaremos un radiotelescopio unido a la nave y obtendremos las posiciones de varios púlsares para calcular dónde estamos; porque este pulsar está en esta dirección, este otro púlsar está en esa dirección y un tercer pulsar está en otra dirección, y esto te permite decir dónde te encuentras dentro de la galaxia, del mismo modo que la tripulación de los barcos utiliza los faros para orientarse.
A: Entonces, ¿usted piensa que quizás alguna civilización extraterrestre nos encuentre algún día? No sé si gracias a la placa de la Pioneer 10, pero...
J: Creo que la probabilidad de que otra civilización dé con las sondas Pioneer 10 o 11 es bastante remota; pero una de las cosas más increíbles que han acontecido en la astronomía en los últimos 10 años es descubrir que muchas estrellas tienen planetas. Hay muchos más planetas en el universo de los que pensábamos en un principio. Y si hay más planetas, también habrá más planetas situados en regiones que los hacen aptos para la vida; por lo que muy posiblemente haya vida en otros lugares del Universo en uno de estos planetas. Que vaya a ser posible contactar con ellos es otro tema, pero creo que las posibilidades de que exista vida son grandes.
A: Tengo una última pregunta, más relacionada con los premios que alguien recibe después de un gran descubrimiento. ¿Cuál fue su reacción, si lo puede explicar de nuevo, tras la entrega del Premio Nobel de Física a Antony Hewish... y también cuál sería su reacción si hoy en día una científica, no importa en qué campo, no recibiera un premio que... merece?
J: Que merece, sí. Yo creo que fui excluida del Premio Nobel porque aún era estudiante. No creo que ellos supieran de mi existencia. Ni creo que supieran que yo era mujer. Sucedió así porque era una estudiante. Me alegré muchísimo cuando me enteré de la noticia porque me di cuenta de inmediato de que esto creó un precedente, abrió una puerta. Hasta entonces, ningún astrónomo había ganado un Premio Nobel. No hay un Premio Nobel de Astronomía, sólo se consigue a través de la Física, y ésta fue la primera vez que el Comité de Física había considerado que había buena física en la Astronomía y supe que una vez que la puerta se había abierto otros astrónomos obtendrían Premios Nobel y desde entonces han sido alrededor de 15, quizás 20, los astrónomos galardonados con un Premio Nobel, así que aquello fue muy importante y estaba orgullosa de que fueran estos púlsares, o estrellas de neutrones, los que convencieron al Comité de Física de que había buena Física dentro de la Astronomía.
A: Ok, pues esto es todo por nuestra parte. Muchas gracias por la entrevista.
Como una de mis últimas entradas en el blog trató sobre la navegación con púlsares, he pensado que iba siendo hora de colgar aquí un episodio más de El Café Cuántico, el programa de radio al que me uní como presentador en 2016 junto a Elena Denia y Antonio Sánchez. El motivo es que en él emitimos la entrevista que tuvimos oportunidad de hacer a la mismísima Jocelyn Bell Burnell, quien descubrió las primeras señales de estos objetos astronómicos.
El programa entero, emitido originalmente el 31 de marzo de 2016, puede escucharse aquí y a continuación:
En la sección La llamada experta de este programa (22:08) sustituimos dicha llamada por la entrevista que hicimos Antonio y yo el mes anterior a Jocelyn Bell Burnell en su visita a la Universidad de Valencia. Para la emisión en radio local transcribimos y tradujimos el audio, y tras ello lo doblamos al castellano con la inestimable ayuda de Clara Remón en el papel de Jocelyn. No obstante, también subimos a ivoox el audio original en inglés, y en la siguiente entrada de este blog he compartido los textos para poder leerla, tanto en inglés como en español.
Finalmente, en la tertulia que ocupa la segunda mitad del programa (a partir de 37:58) contamos con el experto en nanociencia Ismael Mullor. Con él descendimos a la escala del nanómetro para descubrir cómo es posible manipular la materia a tamaños tan diminutos. De cara a la publicación de esta entrada en el blog, Ismael me pidió incluir esta aclaración por su parte respecto a su intervención: "Creo que di unas fechas mal mencionando el debate epistolar sobre nanotecnología molecular de Smalley y Eric Drexler. Creo que dije que tuvo lugar en 2006 cuando en realidad tuvo lugar entre 2001 y 2003 (2006 fue el año de fallecimiento de Smalley)".
Antonio Sánchez, yo, Elena Denia e Ismael Mullor
A continuación incluyo la transcripción de mis dos secciones en el programa para quien prefiera la versión escrita, y con enlaces extra para ampliar información.
En 2010, este equipo apareció en los medios tras lograr crear un organismo sintético a base de fabricar en el laboratorio el ADN con la secuencia del genoma de una pequeña bacteria llamada Mycoplasma mycoides e implantarlo en la célula vacía de un microbio similar. Este era uno de los primeros pasos para lograr crear microorganismos a medida con aplicaciones biotécnológicas como la producción de biocombustibles o fármacos.
Pero para llegar a este objetivo, conviene primero saber qué genes son los mínimos necesarios para la vida de un organismo así para luego poder añadir sólo los que interesen, así que estos años estuvieron analizando los 901 genes de Mycoplasma mycoides y eliminando los que no fuesen esenciales, hasta dar con un genoma funcional de sólo 473.
Este resultado ha sido una sorpresa, porque la bacteria con el genoma más pequeño y que no vive dentro de otra célula, Mycoplasma genitalium, tiene apenas 525, y se estimaba que de ellos sólo unos 200 o 300 serían esenciales para la vida. En cambio, no se ha conseguido que el genoma funcione con menos de 473 genes, y de éstos, la función de 149 (casi un tercio) es completamente desconocida.
Parece claro que aún falta mucha investigación básica para determinar cómo funcionan esos genes restantes, qué papel tienen en el metabolismo mínimo que necesita un organismo vivo, y cómo dependen del entorno concreto en el que éste se desarrolla.
Bajo el microscopio:
Pasamos a Bajo El Microscopio, donde explicamos noticias que hayan dado lugar a confusión en los medios, o respondemos preguntas científicas que nos manden los oyentes.
¿De qué nos vas a hablar hoy?
Esta vez voy a tratar el fenómeno climático conocido como El Niño, que es un tema del que quería hablar este año porque podría tener influencia en lo caluroso que está siendo, y Miriam Jiménez me lo recordó hace unas semanas.
¿En qué consiste esto de El Niño?
Pues tiene que ver con las corrientes oceánicas y atmosféricas sobre el océano Pacífico. En condiciones normales, o neutras, en la zona tropical el viento suele ir de Este a Oeste, empujando el agua superficial desde las costas de Sudamérica hacia Oceanía. Ésta se va calentando por el Sol hasta que se evapora, el aire húmedo y caliente se eleva, y hace que en el Oeste del Pacífico haya sistemas de bajas presiones y tormentas bastante frecuentes. Luego el aire viaja por capas más altas de vuelta a Sudamérica, y ya habiéndose enfriado, desciende creando altas presiones (empujando más aire hacia el Oeste). Un detalle importante es que como el agua superficial se mueve al Oeste, en las costas de Sudamérica asciende agua fría del fondo que la va reponiendo. Esto cuando no hay anomalía, ¿vale?
Sí.
Pues el fenómeno de El Niño consiste en que estos vientos hacia el Oeste se debilitan o incluso cambian de sentido, de modo que el agua caliente de la superficie ahora va hacia el Este y se va acumulando y calentando, haciendo que no suba agua fría del fondo en el Este del Pacífico. Este ciclo se va repitiendo irregularmente con una frecuencia de entre 2 y 7 años, y se llama El Niño haciendo referencia al niño Jesús, porque cuando ocurre se nota sobre todo en fechas de Navidad. Al fenómeno opuesto se le ha llamado La Niña, y consiste en que los vientos del pacífico se hacen más intensos hacia el Oeste, y sube más agua del fondo produciendo enfriamiento. No se sabe muy bien por qué se producen estos cambios de la circulación, pero se está estudiando mucho.
¿Y qué consecuencias puede haber cuando se da El Niño?
Bueno, una de las consecuencias más inmediatas es que como esta vez el agua caliente en la superficie se acumula cerca de Sudamérica, es ahí donde se produce más evaporación y aire húmedo elevándose, por lo que se dan tormentas y lluvias torrenciales que pueden provocar inundaciones, aumentan las enfermedades transmitidas por mosquitos, etcétera (recordad el Zika). Al mismo tiempo, como no sube agua fría del fondo que iría cargada de nutrientes, disminuye la pesca en esa zona, y también la abundancia de aves marinas, cuyo guano se necesita como fertilizante en agricultura. Además hay que tener en cuenta que en el Oeste del Pacífico y en el Índico ahora hay menos evaporación y menos lluvia, y en regiones como Indonesia la agricultura se resiente debido a la sequía.
Pero quizá lo más dramático sea el aumento de temperatura global que produce ese agua caliente. El evento de El Niño que tuvo lugar en 1997 y 98 fue el más fuerte registrado en su momento, y produjo un aumento de la temperatura del aire de un grado y medio, comparado con el cuarto de grado que suele ser habitual en este fenómeno. Se estima que el 16% de los corales murieron con ese aumento de temperatura, hubo sequías e inundaciones importantes en regiones de todo el globo, y en el Pacífico hubo un número récord de ciclones de categorías 4 y 5.
¿Cómo se compara este año con ese evento tan fuerte, entonces?
El evento de El Niño que tenemos ahora mismo, que empezó en 2014, está siendo tan fuerte como el del 98, pero ahora las temperaturas son más altas así que están mes tras mes rompiendo récords. Como antes, esto está produciendo sequía en Indonesia, Filipinas, Sudáfrica, etcétera; los ciclones tropicales han superado a los del 97… Y supongo que habréis visto las nevadas tan intensas que ha habido en Estados Unidos últimamente, pues se deben a que el aire está más caliente y cargado de humedad, y cuando llega a regiones frías tiene más agua que descargar en forma de nieve.
En Europa, los efectos de El Niño se notan sobre todo en invierno, por lo general siendo más frío y seco en el norte, pero más suave y lluvioso en el Sur de Europa, donde nos encontramos. Y este año aquí prácticamente no hemos tenido invierno, se ha notado bastante…
Ahora mismo El Niño ya está terminando y se cree que para otoño puede haber empezado un evento de La Niña, pero con las temperaturas globales tan altas aún estos meses, veremos qué verano nos espera.
¿Entonces todo esto tiene que ver con el calentamiento global?
Está relacionado. Algo importante a recalcar es que NO es únicamente El Niño lo que está haciendo que suba tanto la temperatura, sino el calentamiento global debido a la actividad humana. De hecho se ha visto que incluso si eliminamos las fluctuaciones debidas a El Niño y La Niña, el año pasado aún tendría la temperatura más alta registrada, pero con El Niño ha sido peor. Algo que resulta ilustrativo es que hace años los negacionistas del calentamiento global mostraban la gráfica de temperaturas sólo desde 1998, y de ahí sacaban un ajuste para decir que la temperatura ya no había aumentado más. Como el punto de inicio era muy alto, la recta salía horizontal. Pues ahora ya no se puede hacer, porque la temperatura sólo por calentamiento global ya estaba siendo parecida a 1998, y ahora con el aumento por El Niño tenemos un pico aún más alto. Hablamos de varias décimas de grado, pero ya nos estamos aproximando a los 2 °C sobre los niveles pre-industriales, que es un límite importante.
En cuanto a este El Niño, cuando acabe, la temperatura descenderá, pero el calentamiento global se podría acelerar por este año caluroso, ya que por ejemplo si un verano hay mucho deshielo del casquete polar ártico, el año siguiente le cuesta más recuperarse, y cuanto menos hielo más fácil es absorber calor en esa zona. El permafrost de Siberia libera mucho carbono a la atmósfera cuando se derrite, y no se recupera fácilmente… Hay varios mecanismos de retroalimentación que hacen que cuanto más calentamiento, más fácil es que el planeta se caliente aún más.
Y así estamos, de momento… esperando que si se toman medidas efectivas para mitigar el cambio climático, esto se haga cuanto antes.
Pero para poder empezar necesité antes que nada encontrar un piso al que mudarme, y esto me llevó a estar más contacto con Sara Robisco, a quien conocí divulgando ciencia en el podcast Coffee Break. Resulta que Sara, ante el inicio del confinamiento el año pasado, tuvo la idea de aprovechar la situación y crear un podcast en el que gente del ámbito científico respondiese en directo preguntas de la audiencia, para así pasar el rato mientras se permanecía en casa. El apropiado nombre del programa es Enciérrate con la ciencia, y desde octubre se empezó a retransmitir también en vídeo en el canal de Twitch de Scenio. No queriendo dejar pasar la oportunidad, Sara me ofreció participar en este otro proyecto de divulgación científica y, como no podía ser de otra manera, acepté.
Hay enlaces a todos los episodios emitidos en la página de Podcastidae del programa, y en cada uno están las opciones para escucharlo como podcast en ocho plataformas distintas, además de algunos temas que se trataron, los participantes, y contenido al que se hizo referencia. Los programas emitidos en vídeo quedan también disponibles en el canal de YouTube de Scenio TV.
Las preguntas que se nos podían hacer llegaban a través del hashtag #EnciérrateConLaCiencia en Twitter, o bien en el chat durante la emisión en directo en Twitch, y a continuación puede verse el resultado de los programas en que pude participar. En el título de cada uno enlazo su página correspondiente de Podcastidae para acceder a la información extra, y también he decidido enumerar aquí los temas tratados de forma más completa, para poder elegir:
El primero en que participé. Invitado junto a la bióloga Patricia Sánchez, el químico Juan Carlos Gil y la astrofísica Ana Salvador, tratamos temas desde el aguante de respiración de las ballenas hasta la resolución de dudas cosmológicas, pasando por viajes interestelares, destrucción de planetas, la muerte de estrellas, combate espacial, cuásares, telómeros, agujeros negros, acrónimos astronómicos, materia oscura, teoría de cuerdas, y más. También se habló del aspecto colaborativo de la ciencia y cómo funciona ésta realmente, así como de la necesidad de referentes diversos, y la discriminación que aún tiene lugar en estos ámbitos.
En éste, aparte de Sara y yo los participantes fueron la química Nuria Campillo, el geólogo Rubén Aguayo y el ingeniero Antonio Pérez Verde. Esta vez tuvo protagonismo el rover Perseverance y su dron Ingenuity, cuya llegada a Marte empezaba a ser inminente, y también se comentaron detalles del rover Curiosity y la misión InSight, que siguen operativas en el planeta rojo. Otras preguntas se centraron en rocas difíciles de formar, volcanes, terremotos, circones, nanotecnología, terraformación y el pasado de Marte, el objeto interestelar ʻOumuamua, OVNIs, los problemas de los Starlink, la resistencia de los microorganismos a las extinciones, contaminación biológica de Marte, diferencia entre variante y cepa de un virus, el horizonte observable del universo, la diferencia entre vacuna y antídoto, de qué depende el inicio de la fusión en una estrella, y la vacuna de Luis Enjuanes. Se comentaron además diversas iniciativas que tendrían lugar el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia, pocos días después.
Aquí participé junto al psicólogo Mugu, la matemática Anabel Forte y el ambientólogo Mario del Álamo. Este episodio dura algo menos porque hubo problemas técnicos al principio, pero las bromas que tuvieron lugar mientras se solucionaba ya marcaron el tono durante el resto del programa e hicieron que acabara siendo uno de los episodios más divertidos. Los temas tratados fueron la sinestesia, el análisis bayesiano, inteligencia artificial, cómo encontrar la estrella Cervantes, las magnitudes de las estrellas, la datación de fósiles, la contribución española a la misión Perseverance, el retorno al público de la financiación de misiones espaciales, qué ocurrió en los primeros días tras el aterrizaje de Perseverance en Marte… y a la media hora de terminar hubo una pregunta sobre el pez que en la leyenda devoró el pene de Osiris y todo se desmadró durante un rato entre risas. Pero tras ello aún dio tiempo de comentar los problemas energéticos de Texas y cómo se distribuye la energía eléctrica en España.
Este episodio fue el último de la temporada, y el resto de participantes eran Juan Carlos Gil, Anabel Forte y el físico e ingeniero Francisco Javier Guardiola. En este programa hablamos sobre los ordenadores que usan las sondas espaciales y cómo se planifican sus operaciones, sobre astronautas, supernovas de tipo Ia y la expansión del universo, el supuesto efecto Allais en péndulos, la anomalía de las Voyager, péndulos de Foucault, el último estudio sobre motores de curvatura, el fondo cósmico de microondas, la universalidad de las matemáticas, energía solar basada en el espacio y otras energías del futuro, esferas de Dyson, sistemas solares de seis estrellas, los sistemas estelares más cercanos, y terminamos con risas debido a frikismos varios.
El 11 de noviembre di una charla online sobre agujeros negros y los efectos que pueden tener en las galaxias que habitan. Fue una versión actualizada de la charla que di el 21 de mayo de 2019 en La Laguna (Tenerife) para el evento de divulgación científica Pint of Science, que no llegó a grabarse. En esta ocasión, Roberto Figuera Jaimes me brindó la oportunidad de reutilizarla como parte de las actividades de divulgación que están llevando a cabo la Universidad San Sebastián y el Gobierno Regional de la Región de Los Ríos, en Chile, de cara al eclipse solar total que se verá en la zona el 14 de diciembre.
La charla dura unos 45 minutos, y puede verse a continuación o en este enlace. Comienza en el minuto 4:48, y tras finalizar hay unos 17 minutos en los que respondo preguntas de la gente que asistió en directo.
Quiero aprovechar este post para dar las gracias a Nika Maisuradze por permitirme usar su magnífica representación artística de un agujero negro con su disco de acreción distorsionado por los efectos de lente gravitacional, que utilizo varias veces a lo largo de la charla, y también a Mark A. Garlick por autorizarme el uso de sus ilustraciones de un sistema binario de rayos X de alta masa, uno de baja masa y un núcleo galáctico. Recomiendo seguir los enlaces para ver las imágenes a toda resolución, y echar un vistazo a sus galerías de arte espacial.
En la charla también utilizo varias ilustraciones de la NASA, como esta otra visualización de los efectos relativistas de un agujero negro en otro disco de acreción (en este link hay más ejemplos):
Para explicar la imagen del agujero negro supermasivo de M87 (Pōwehi, que en hawaiano significa algo como "adornada fuente oscura de creación interminable") usé fotogramas de la siguiente simulación magnetohidrodinámica:
Por último, las imágenes finales de la evolución del universo, con las estructuras formadas por materia oscura y el gas siendo calentado y expulsado de las galaxias por los agujeros negros supermasivos provienen de la magnífica simulación cosmológica Illustris:
Espero que la charla sea de vuestro agrado, y recordad que los comentarios están disponibles para quien quiera hacer preguntas sobre el tema :)
Cuando uno viaja a años luz del Sistema Solar, las posiciones de las estrellas en el cielo dejan de ser reconocibles. Nuestras constelaciones, formadas por estrellas brillantes cercanas a la Tierra y que empezaríamos a dejar atrás, ya no podrían guiarnos como a tantos otros navegantes a lo largo de los siglos. A este problema se enfrentó Alberto Aparici hace dos años, cuando se perdió por el espacio tras explorar el sistema planetario TRAPPIST-1 para su sección Aparici en Órbita, del programa de radio Más de Uno en Onda Cero. Tras días a la deriva, logró fijar de nuevo el rumbo utilizando como referencia un sistema más fiable en ese contexto: el proporcionado por los púlsares y sus regulares chasquidos en ondas de radio. Dada mi experiencia en radioastronomía, decidió contar conmigo para salir del entuerto y pasar a explicar a los oyentes cómo se realizó tal hazaña. No obstante, los secretos de la navegación con púlsares no llegarían ese día a oídos de la audiencia, ya que sólo dio tiempo a explicar qué eran los púlsares en sí, de dónde provenían, y cómo sonaban si se reproducía como audio la emisión captada de algunos de ellos mediante radiotelescopios. Puede escucharse todo en este enlace o en el reproductor a continuación:
Resumiendo mucho, un púlsar es una estrella de neutronesque gira sobre sí misma y emite radiación por los polos de su potente campo magnético, que puede detectarse en forma de pulsos de radio cada vez que uno de esos polos apunta hacia la Tierra como si se tratase de un faro cósmico. Se crean cuando una estrella de más de ocho veces la masa del Sol llega a una etapa en que la fusión nuclear en su centro, que proporcionaba energía para contrarrestar la gravedad, llega a su fin. Normalmente los elementos pesados creados por fusión de más ligeros se van acumulando en el centro hasta que la presión y temperatura son tan altos que éstos fusionan a su vez, pero sólo los elementos más ligeros que el hierro liberan energía al fusionarse. Cuando la estrella empieza a producir este elemento sólo le quedan unos días de vida, en los que el hierro se acumula en su centro hasta formar una esfera del tamaño de Marte y más masa que nuestro Sol, incapaz de soportar su propio peso. Su colapso dura una fracción de segundo, y crea condiciones tan inimaginablemente extremas que, mientras el resto de la estrella explota como supernova a su alrededor, la mayoría de los protones del núcleo capturan electrones y se convierten en neutrones. La estrella de neutrones es el resultado final: una esfera con la densidad de los núcleos atómicos, concentrando entre 1.4 y 2 ó 3 veces la masa del Sol en un radio de apenas diez kilómetros.
Vista esquemática de un púlsar (esfera en el centro), con las líneas curvas mostrando el campo magnético, el eje de rotación en vertical, y los haces de radiación en diagonal. Crédito: Oona Räisänen "Mysid" y Roy Smits (CC BY-SA 3.0)
Su enorme disminución de tamaño provoca por un lado un campo magnético increíblemente intenso, y por otro un gran aumento de la velocidad de rotación hasta varias revoluciones por segundo al conservarse el momento angular. Y objetos tan masivos girando tan rápido tienen tanta inercia que su rotación es muy difícil de variar, de modo que actúan como relojes cósmicos increíblemente precisos que rivalizan con nuestros mejores relojes atómicos. Su ritmo puede seguirse desde la Tierra porque el potentísimo campo magnético acelera electrones que a su vez emiten energía en un haz de radiación desde sus polos, y si el eje magnético no está alineado con el de rotación detectaremos un pulso de energía cada vez que uno de estos polos magnéticos apunte hacia nosotros. Este campo magnético también hace que la mayoría de púlsares se vaya frenando muy poco a poco al arrastrar la materia circundante (a un ritmo que también podemos medir con mucha precisión), y tras decenas o cientos de millones de años acaban dejando de emitir sus pulsos. Pero la historia no acaba ahí: si el púlsar estaba en un sistema binario, puede acabar robando materia a la estrella compañera cuando ésta se hinche al final de su vida y así "reciclarse", acelerando su rotación de nuevo. Tras ello, estas esferas de neutrones, del tamaño de una ciudad y la masa de un par de soles, pueden acabar rotando a la increíble velocidad de una vuelta completa cada pocos milisegundos.
Representación artística de un púlsar siendo "reciclado" al acretar materia de una estrella compañera y acelerar su rotación, convirtiéndose en un púlsar de milisegundo. Crédito: NASA / SVS GSFC / Dana Berry
Como los púlsares conocidos se detectan incluso a miles de años luz, conociendo sus posiciones relativas y sus frecuencias de giro podemos crear un sistema de referencia que sea útil hasta una distancia mayor que el que proporcionan las estrellas cercanas. Para navegar por el medio interestelar, entonces, podríamos llevar con nosotros un mapa de púlsares y sus frecuencias, como el de las placas que llevan consigo las sondas Pioneer (o mejor una versión corregida y actualizada, dado que en 1972 las distancias a ellos no se conocían bien, y Carl Sagan, Linda Salzman Sagan y Frank Drake sólo tuvieron tres semanas para completar el diseño final desde que surgió la idea). Con antenas de radio de gran tamaño o con la separación necesaria para medir con precisión el ángulo del que viene la señal de cada púlsar, podrían triangularse sus posiciones y calcular dónde se sitúa nuestra nave.
Placa a bordo de las sondas Pioneer 10 y 11 con mapa de las posiciones relativas de 14 púlsares respecto a la Tierra y el centro galáctico, así como sus períodos de giro en múltiplos del de la onda emitida en la transición hiperfina del hidrógeno neutro. Crédito: NASA-ARC
Cubierta del disco de oro de las sondas Voyager 1 y 2, con el mismo mapa de púlsares que las Pioneer. Crédito: NASA/JPL
Para navegar por el entorno galáctico sería además conveniente llevar una lista de muchos púlsares, por si la nave sale del cono de emisión de varios que se detectan desde la Tierra y deja de poder verlos. Además, si somos capaces de medir los pulsos a varias frecuencias de radio al mismo tiempo tendremos una pista extra sobre las coordenadas del púlsar, puesto que al atravesar el medio interestelar las frecuencias bajas van sufriendo más retardo que las altas. En general, cuanto mayor sea el retardo en la señal al disminuir la frecuencia de las ondas de radio, más lejos estará el púlsar que las emitió, porque se encontró con más electrones libres por el camino. La cantidad de gas atravesada puede usarse para calcular una distancia simplemente orientativa asumiendo que se distribuye de manera uniforme, o bien hacer uso de mapas de densidad de electrones en el medio interestelar de la Vía Láctea para obtener resultados más precisos.
Posiciones de púlsares con distancias conocidas y modelo de la distribución de la densidad de electrones en la galaxia, en la segunda figura (D. H. F. M. Schnitzeler 2012)
Pero cuando denominé "GPS cósmico" a los púlsares en el título de esta entrada no fue sólo como analogía porque permiten calcular tu posición, sino que el significado es mucho más literal. El GPS (siglas en inglés de "Sistema de Posicionamiento Global") consiste en una red de satélites situados a la altura suficiente para que a un receptor en la superficie de la Tierra puedan llegar señales de al menos cuatro al mismo tiempo. Los satélites van emitiendo pulsos con información sobre su posición y el momento exacto en que se emitió, y estas señales son detectadas por un receptor. Tras una serie de cálculos y correcciones, a partir del tiempo que tardó cada señal en llegar desde su satélite obtenemos la distancia desde la que se emitió, y con esto y la posición de cada satélite se determina la posición del receptor.
Con púlsares puede hacerse algo parecido, sustituyendo las señales de los satélites por los pulsos detectados de estos cuerpos celestes. Los datos de que disponemos actualmente tras décadas de observaciones nos permiten calcular con mucha precisión en qué momento debería llegar cada pulso concreto a un punto de referencia, por ejemplo el baricentro (centro de masas) del Sistema Solar. Entonces, cuando la posición sea otra distinta mediremos un desfase en el tiempo de llegada de cada pulso, que nos dará información sobre la distancia a la que nos encontramos del punto de referencia, en la dirección de la que llega la señal de cada púlsar. Obviamente, en el caso de los púlsares no viene información en cada pulso sobre en qué momento se emitió, así que la distancia calculada corresponderá en realidad a la que recorre la luz en el tiempo de desfase más un número entero de vueltas del púlsar. Usar un mínimo de cinco púlsares al mismo tiempo situados en distintas direcciones permite solucionar este problema, especialmente si tenemos cierta idea de en qué región del espacio se encuentra la posición buscada.
Desfase entre el pulso de referencia predicho para el baricentro del Sistema Solar (SSB) y el recibido en una posición diferente. Medir esta diferencia es la clave del sistema de navegación por púlsares (Becker et al. 2018)
Otro detalle a tener en cuenta es que cada pulso no es siempre un único aumento y descenso de intensidad en un tiempo determinado, sino que puede tener incluso varios picos seguidos. Por tanto, para calcular el desfase en el tiempo de llegada hay que comparar la forma del pulso que nos llega con un patrón de referencia para cada púlsar concreto. Pero debido a la transmisión por el medio interestelar y otros factores, también hay una cierta variabilidad en la forma de cada pulso individual, como puede comprobarse fácilmente viendo la carátula del álbum Unknown Pleasures de Joy Division. La imagen en ella, procedente en última instancia de una gráfica de la tesis doctoral de Harold D. Craft Jr. (1970), muestra un gran número de pulsos consecutivos del primer púlsar descubierto (por Jocelyn Bell) e ilustra perfectamente el problema.
Páginas de la tesis doctoral "Radio Observations of the Pulse Profiles and Dispersion Measures of Twelve Pulsars" de Harold D. Craft, Jr. (1970), mostrando la variabilidad en la emisión de tres púlsares distintos. La gráfica central fue usada en otras publicaciones y acabó en la carátula del álbum Unknown Pleasures de Joy Division. (Fuente)
Por suerte, la forma promedio de los pulsos sí es bastante consistente para cada púlsar y puede usarse como patrón, pero a cambio para obtener nuestra posición por este método hay que observar primero un cierto número de pulsos y calcularla procesando el conjunto de datos a posteriori, perdiendo inmediatez en el resultado. Los astros idóneos para este objetivo son entonces los púlsares de milisegundo, que emiten sus chasquidos con mayor rapidez y por tanto menos espaciados entre sí. Entre estos, los que más nos convienen son los que se reciclaron hace miles de millones de años, porque en ese caso la estrella compañera ya estará convertida en objeto compacto (enana blanca o estrella de neutrones), en una órbita bastante circular, y sin mucha materia circundante que acelere o disminuya el ritmo de giro del púlsar de forma notable. Aun así quedará una pequeña variabilidad en los pulsos del orden de 0.1-1 microsegundos, que limita la precisión en el posicionamiento a entre 30 y 300 m.
Hay incluso proyectos para usar este método de navegación en aviones dentro de la atmósfera terrestre, eliminando la dependencia de los sistemas de posicionamiento global por satélite en caso de fallo del servicio por motivos técnicos, astrofísicos o políticos (por ejemplo si las naciones que controlan los satélites deciden apagarlos, o lo hace una gran llamarada solar, o colisiones de basura espacial crean una reacción en cadena que los destruye). Sin embargo, la señal de los púlsares es unas mil millones de veces más tenue que la de los satélites GPS. Por un lado habría que usar antenas sensibles en un rango amplio de frecuencias para captar la mayor cantidad de señal posible, lo que tiene la ventaja adicional de volver más difícil interferir con la señal a propósito. Pero por otro, hará falta un área receptora de al menos 100 o 200 metros cuadrados, cosa que no es posible en forma de antena parabólica en un avión sin causar problemas aerodinámicos serios, especialmente si tiene que ir orientándose hacia varios púlsares durante el vuelo. En su lugar se usaría un conjunto de muchas antenas en fase (phased array en inglés), cada una muy pequeña y plana, integradas en la superficie de las alas (en el Airbus 380 y el Boeing 747, hay espacio de sobra, con 845 m2 y más de 500 m2 respectivamente, pero si la pandemia de COVID-19 acaba con la fabricación de estos gigantes tendrá que instalarse en aviones más pequeños).
En un phased array, si la señal llega perpendicular al plano de las antenas, todas la detectarán al mismo tiempo; pero si viene en ángulo, llegará primero a las antenas situadas en esa dirección y después a las del lado opuesto, pasando gradualmente por todas las intermedias. Por tanto, con este sistema pueden detectarse señales desde muchas direcciones de un modo puramente electrónico, simplemente introduciendo retardos entre los datos recibidos por cada antena a la hora de procesarlos. Lo malo es que la cantidad de datos generada por el conjunto de antenas es tal que requiere mucha potencia de cálculo y dicho procesado tendrá que optimizarse, haciendo uso de algoritmos que minimicen el número de pulsos necesarios para obtener una solución. Y aun así, podrían necesitarse más de 10 minutos de observación seguidos para conseguir una precisión final de entre 2 km y 200 m, siendo optimistas. El sistema sería mucho menos preciso y más lento que el GPS, pero si el ordenador de a bordo tiene los datos más actualizados posibles sobre los púlsares, supone un sistema de respaldo totalmente independiente de tecnología externa si satélites y estaciones de tierra fallan. Y la precisión obtenida sería desde luego más que suficiente para mantener la ruta durante los largos vuelos transoceánicos.
Póster del proyecto PulsarPlane. Irónicamente muestra un avión con superficie insuficiente para usar navegación por púlsares con la tecnología actual, según su propio estudio (Fuente)
Debido a su lentitud, la navegación mediante púlsares funcionará mejor cuanto menos variable y más predecible sea el movimiento del vehículo, y su uso compensará especialmente cuando servicios de navegación por satélite como el GPS no estén disponibles. Y esto nos lleva precisamente al tema que motivó esta entrada: la navegación por el espacio exterior lejos de la Tierra. Los vehículos interplanetarios suelen llevar trayectorias muy suaves, con la propulsión actuando o bien en momentos muy breves, o bien de forma muy tenue y continua (en el caso de motores iónicos). Con destinos que pueden estar a cientos o miles de millones de kilómetros, obtener una precisión de pocos kilómetros es un verdadero lujo, sobre todo si pueden hacerlo de forma autónoma sin depender de las comunicaciones con la Tierra (una limitación que tienen las misiones espaciales actuales). Sin embargo, los más de cien metros cuadrados de antena sí que serían prohibitivos en misiones espaciales donde cada kilogramo cuenta, a lo que se sumaría el peso y energía requerida por el ordenador para procesar la enorme cantidad de datos del complejo phased array.
Afortunadamente, muchos púlsares no emiten únicamente ondas de radio. La gran aceleración de las partículas atrapadas en su campo magnético llega a producir también rayos X, que fuera de la atmósfera terrestre pueden ser detectables con instrumentos más pequeños y además sufren menos dispersión que las ondas de radio por el medio interestelar. Construir un telescopio de rayos X lo suficientemente ligero para una sonda o nave espacial no está libre de problemas, pero si los objetivos científicos de la misión requieren llevar uno, éste podría aprovecharse para navegar mediante púlsares usando el mismo método. Hace unos años la NASA lanzó a la Estación Espacial Internacional (ISS) el instrumento NICER (Neutron-star Interior Composition Explorer), con esta doble función. Con él, aparte de observaciones astronómicas se realizó a finales de 2017 el experimento SEXTANT, en el que el bloque de 56 telescopios de rayos X fue apuntando a cuatro púlsares de milisegundo cambiando de uno a otro cada 5-15 minutos, y en dos días determinó su trayectoria con una precisión de 5 km (consiguiendo ya sólo 10 km tras las primeras 8 horas). Su investigador principal estima que en misiones interplanetarias, sólo uno de esos telescopios (con un peso de 5 kg) podría ser suficiente para esta tarea, dado que la trayectoria en ellas es más estable, no hay que ajustarse a los cambios de orientación de la ISS, y el campo de visión no está reducido a la mitad por la presencia tan cercana de la Tierra. Y además un instrumento así tendría una posible función extra: también podría formar parte de un sistema de comunicaciones mediante rayos X, capaz de transmitir mucha más información usando menos energía que los sistemas de radio actuales.
Telescopio de rayos X NICER realizando observaciones desde la Estación Espacial Internacional (NASA)
El éxito de la demostración de SEXTANT logró un aumento significativo del interés de la NASA en esta tecnología para futuras misiones tripuladas a la Luna y Marte, lo que ha impulsado varios avances recientemente. Entre otras cosas ya se está desarrollando un minisatélite llamado CubeX que llevaría consigo un telescopio de rayos X de menos de 6 kg, con el objetivo específico de comprobar el funcionamiento de la navegación por púlsares en condiciones realistas de una misión de espacio profundo. Para ello será lanzado hacia la Luna entre 2023 y 2027, y aprovechará su telescopio para estudiar la superficie de nuestro satélite mediante fluorescencia de rayos X.
Es de esperar que, si se demuestra viable, futuras misiones interplanetarias tanto automáticas como tripuladas incorporen instrumentos similares. Las ventajas son obvias: proporcionaría sistemas de respaldo y más seguridad para los astronautas, liberaría parte de la carga de las antenas de la Red de Espacio Profundo, y permitiría una exploración más eficiente de los planetas gigantes y sus lunas en el Sistema Solar exterior. Pero sobre todo, esta tecnología hará posible llegar mucho más allá. Una vez sobrepasado el cinturón de Kuiper y los confines de la heliopausa, alejados de toda referencia, estos pulsos de cadáveres cósmicos repartidos por la galaxia serán quienes nos abran la puerta a navegar por las estrellas.
