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FEBRERO DE 2015, NÚMERO 45

INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE ANDALUCÍAConsejo Superior de Investigaciones Científicas

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CuásaresGravedad cuánticaSKA

La imagen de arriba corresponde al cuásar del Trébol.Se trata de un único objeto cuya imagen aparece multi-plicada por el efecto de lente gravitatoria, generado porla existencia de una galaxia entre el cuásar y nosotros,que curva y amplifica su luz. Fuente: NASA/CXC/PennState/G.Chartas et al.A la izquierda vemos el chorro del primer cuásar conoci-do, 3C273, descubierto en 1963. Los colores represen-tan distintas longitudes de onda (rayos X en azul, luzvisible en verde e infrarrojo en rojo; las áreas donde elvisible y el infrarrojo se solapan aparecen en amarillo). NASA/JPL-Caltech/Yale Univ.

Directora: Silbia López de Lacalle. Comité de redacción: Antxon Alberdi, Carlos Barceló, René Duffard, Emilio J. García,Pedro J. Gutiérrez, Susana Martín-Ruiz, Enrique Pérez-Montero, Pablo Santos y Montserrat Villar. Edición, diseño ymaquetación: Silbia López de Lacalle. Se permite la reproducción de cualquier texto o imagen contenidos en este ejemplar citando como fuente “IAA:Información y Actualidad Astronómica” y al autor o autores.

Instituto de Astrofísica de Andalucíac/ Camino Bajo de Huétor 50 , 18008 Granada. Tlf: 958121311 Fax: 958814530. e-mail: revista@iaa.es

Depósito legal: GR-605/2000ISSN: 1576-5598

REPORTAJESCinco décadas estudiando cuásares...3Un deseo llamado gravedad cuántica ...8DECONSTRUCCIÓN Y otros ENSAYOS. SKA ...12EL “MOBY DICK” DE... Guillem Anglada (IAA)...14

CIENCIA EN HISTORIAS...La controvertida historia de los tasaday... 15ACTUALIDAD ...16SALA LIMPIA ...22 CIENCIA: PILARES E INCERTIDUMBRES. Galaxias luminosas en el infrarrojo...23

Las observaciones de cuásares muestran que estosobjetos no están activos toda su vida, sino que para queveamos sus manifestaciones es necesario alimentar deforma eficiente el agujero negro supermasivo central.En caso contrario, los cuásares se mantienensilenciosos a nuestros ojos, un fenómeno mucho máspatente en los cuásares que son emisores intensos enradiofrecuencias. Por razones que aún no se hanpodido desentrañar, los cuásares que presentan suaspecto más espectacular en radio -con emisiones enestructuras bilobuladas en las que a veces se observanjets a distancias tan grandes como megapársecs- sedan en cuásares viejos y agujeros negros muy masivos(lo que denominamos cuásares de población B). Y esapuede ser una de las razones de que los cuásaresradioemisores sean una población escasa entre loscuásares.En un reciente estudio hemos analizado 3C 57, uncuásar bien conocido por ser una fuente muy intensa enradiofrecuencias. Sin embargo, presenta propiedades

extremas y contradictorias que no encajan con lascaracterísticas típicas de la población de cuásaresradioemisores. A la vez que se detecta en 3C57 esaintensa emisión en radio, el cuásar muestra una muyalta tasa de acreción de material y presenta vientosintensos debidos a la presión de radiación, típicos delos cuásares que no emiten en radio (población A). Dehecho, la detección simultánea de estos dosfenómenos, radioemisión intensa bilobulada y vientosdel disco de acreción, es muy rara. Los nuevos datos obtenidos en óptico y radio nos hanpermitido concluir que 3C57 está experimentando unrejuvenecimiento: el viejo cuásar está recibiendo unagran cantidad de gas nuevo, que lo lleva acomportarse como los cuásares jóvenes de poblaciónA y sus dos lóbulos, muy próximos aún a la fuentecentral, responden a una eyección relativamentereciente. Una vez termine este episodio volverá amostrar las propiedades típicas de su población deorigen.

3C 57, un cuásar rejuvenecido

AÑO INTERNACIONAL DE LA LUZ100 AÑOS DE RELATIVIDAD GENERAL

Este año coinciden la celebración del Año internacional de la luz y el centenario de la formulación de la teoría de la relatividad general, ambas muyrelacionadas con el estudio del universo: a fin de cuentas, la transmisora de casi toda la información que disponemos sobre el cosmos es la luz, y larelatividad general constituye el marco para el estudio de numerosos escenarios astrofísicos. Este número incluye dos reportajes que, en cierto sentido, ilustran ambas conmemoraciones: por un lado veremos cómo la luz de los cuásares ha idodesvelando, a lo largo de cinco décadas, las características de estos objetos. Y, por otro, averiguaremos por qué es necesario fundir las grandesrevoluciones de la física -la relatividad y la cuántica- para explicar la gravedad.

Imagen decontorno de losmapas de 3C 57obtenidos con elVery Large Array.La marca azulseñala la posicióndel cuásar en elcatálogo PPMXL.

LAS ESTRELLAS EMITEN MUYDÉBILMENTE EN RADIO, de modoque el descubrimiento, en 1963, de algunasfuentes de radio que, aparentemente, coin-cidían con estrellas azules y débiles, supu-so una verdadera sorpresa.Además, algunos de estos primeros cuása-res descubiertos, que aparecían en el ópti-co como estrellas azules, mostraban enradio una extensa estructura bilobulada. Secomprobó que la emisión en radio de loscuásares era extremadamente energética: laenergía de muchos de los primeros cuása-res hallados estaba miles de millones deveces por encima de la luminosidad del Sol

y, en ocasiones, era comparable a la lumi-nosidad de una galaxia espiral gigantecomo Andrómeda (Messier 31). Y una de las mayores ironías reside en quelos primeros cuásares se hallaron por esaintensa emisión en radio, cuando ya en1967 supimos que la gran mayoría de loscuásares (en torno a un 90%) son silencio-sos en esas frecuencias. Estas misteriosas radio estrellas fueron,eventualmente, observadas espectroscópi-camente en los observatorios de Palomar yde Lick y los resultados aumentaron elasombro: en lugar del típico espectro delíneas de absorción, como el espectrosolar, estas “fuentes de radio cuasi estela-res” mostraban líneas anchas de emisión ensu espectro. Claramente, no se trataba enabsoluto de estrellas normales. Al principio las líneas espectrales no sepudieron identificar, pero después de untiempo se comprobó que se trataba de laslíneas de hidrógeno con un gran corrimien-to al rojo. Existen tres mecanismos físicosque pueden producir este fenómeno, en elque las líneas espectrales se desplazanhacia el extremo rojo del espectro electro-magnético: el movimiento Doppler debidoa que la fuente se aleja de nosotros, elcorrimiento gravitatorio del gas debido a la

cercanía de un objeto muy masivo y la dis-persión de la luz producida por el polvo. El corrimiento de las líneas era interpreta-do como la señal de un distanciamientoprogresivo debido a la expansión del uni-verso, pero los corrimientos observadoseran muy grandes: tanto, que indicabanque esas fuentes se hallaban muy lejos de laVía Láctea... a miles de millones de añosluz de distancia de la Tierra. Y en aquellos primeros años la interpreta-ción cosmológica del corrimiento al rojo nose daba por sentada (esta historia se recogemuy bien en la película Universe: TheCosmology Quest). La enorme distancia ala que parecían hallarse los cuásares impli-caba que se trataba de fuentes extremada-mente luminosas (cientos de miles de vecesmás luminosas que la Vía Láctea) pero conun tamaño muy reducido, de unas pocasveces el diámetro del Sistema Solar.

RTRAS MEDIO SIGLOESTUDIANDO ESTOSOBJETOS, AÚN NODISPONEMOS DE UNMODELO FÍSICO DE LASREGIONES CENTRALESDE LOS CUÁSARESPor Jack Sulentic (IAA),Ascensión del Olmo (IAA) yPaola Marziani (INAF-OAPD)

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Izda: imagen en óptico de 3C47, uno de los primeroscuásares descubiertos. Se trataba de un objeto de apa-riencia estelar en el óptico pero con una emisión muyintensa en radio (de ahí el nombre original de cuásar,que procede de “quasi-stellar radio source”). Derecha:imagen en dos dimensiones de la emisión en radiofre-cuencias de 3C47, donde se aprecia la estructura bilo-bulada y muy extendida. Menos del 10% de los cuása-res conocidos presentan este tipo de emisión.

Cinco décadas estudiando los cuásares

1967-80: más descubrimientos e ideasA lo largo de estos primeros años, las ideassobre los cuásares fluían en abundancia perocarecíamos de los telescopios e instrumentosapropiados para observarlos. Era muchomás fácil obtener datos en radio, gracias algran desarrollo que la radioastronomía esta-ba teniendo, que espectros ópticos. A eso seañadía que, desafortunadamente, menos del10% de los cuásares emitían en radiofre-cuencias. Los cuásares se descubrieron veinte añosantes del desarrollo de las cámaras CCD(ahora comunes en casi todos los instrumen-tos que se usan en astronomía óptica e infra-rroja) y cuando la astronomía espacial sehallaba aún dando sus primeros pasos(UHURU, el primer telescopio de rayos X,fue lanzado en 1970). Además, los ordena-dores e instrumentos electrónicos más sofis-ticados por entonces eran muy primitivoscomparados con los estándares actuales. Los espectros de los cuásares se registrabanen placas de cristal (un detector no linealcon una eficiencia cuántica muy baja, delorden del 1-2%), y resulta hasta difícil ima-ginar, desde nuestra perspectiva actual,cómo pudo progresarse en el estudio deestos objetos. Pero, a pesar de las limitacio-nes, en torno a 1970 ya se había llegado aun consenso sobre su naturaleza. El esquema se gestó en torno al único meca-nismo físico que podía implicar tanta ener-gía en un tamaño tan reducido: la caída degas hacia un agujero negro supermasivo.Como no se puede ver el agujero negrodirectamente, el modelo se construyó a par-tir de observaciones indirectas y aceptandoque la fuente de alimentación de estos obje-tos era un disco de acreción rodeando elagujero negro. En 1985 se añadió un nuevoelemento al modelo: un disco toroidal, o unaespecie de dónut de gas y polvo que oscure-ce las regiones próximas al agujero negro eimpide ver las líneas anchas de emisión enciertos ángulos de visión. El modelo unifica-do de agujero negro, disco de acreción ydisco toroidal se mostró como la solución ala compleja diversidad de cuásares observa-da, en el que las distintas manifestacioneseran producto de la dirección desde la queobservamos el agujero negro. En la imagen lateral se muestra un boceto

simplificado del modelo de cuásar emplea-do a día de hoy. Toda la diversidad de pro-piedades que se observan se halla, desde ladécada de los ochenta del siglo pasado,recogida bajo el término “núcleos activosde galaxias” (o AGNs de su acrónimo eninglés), lo que refleja el consenso alcanza-do: todos los cuásares se hallan alojados engalaxias, se trata simplemente de núcleoshiperactivos de galaxias. De hecho, nuestraVía Láctea muestra ciertos signos de acti-vidad nuclear pero aún no está claro quehaya albergado un cuásar a lo largo de suhistoria (muy posiblemente, su agujeronegro no sea lo suficientemente masivo). Según prosperaba la teoría, fueron hallán-dose cuásares con corrimientos al rojo cadavez mayores (en el veinticinco aniversariode su descubrimiento habíamos pasado deun corrimiento de z=3 a z=7). Y cadasalto en el corrimiento al rojo implica queestamos viendo objetos no solo más lejanosy luminosos, sino también que estamosobservando un pasado del universo cadavez más remoto: a corrimientos de entredos y tres ya estamos observando el brilloque emitieron los cuásares hace unos sietemil millones de años, cuando el universotenía la mitad de su edad actual. El actualrécord, de z=7, nos remite a cuando eluniverso solo tenía ochocientos millones deaños. Los cuásares nos permiten vislumbrar elpasado del universo y su estudio hizo evi-dente que era muy distinto entonces: alaumentar la distancia aparecían más y máscuásares.

1970-2000: definiendo un cuásarCon lo dicho hasta ahora, ¿podría decirseque lo sabemos todo de los cuásares? Más bien al contrario. La imagen contigua con la estructuraesquemática de un cuásar debe considerar-se una hipótesis que aún se sostiene sobreevidencias muy débiles y que llamamos“hipótesis de trabajo”. Ha habido varios intentos infructuosos dedesarrollar un modelo físico de las regionescentrales de los cuásares, pero aún carece-mos de una definición clara para estosobjetos. Cuando nos referimos a una estrella, tene-mos una idea física muy clara de lo queestamos hablando. Pero con los cuásares esdistinto porque los núcleos activos de gala-xias presentan muy diversas manifestacio-nes. En física se habla a menudo sobre la nece-sidad de establecer una definición operati-va de un fenómeno para facilitar el desarro-

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Esquema que muestra los componentes básicos deun cuásar: un agujero negro supermasivo, un disco deacreción y un toroide de polvo. Se piensa que las líne-as anchas de emisión que medimos en los espectrosproceden del disco, ya que el agujero negro no puedeobservarse directamente. El toroide puede observar-se en el infrarrojo. A diferencia de las estrellas, los cuásares muestrandistintas características espectroscópicas dependien-do del ángulo de visión.

Comparación de un espectro antiguo (analógico, arri-ba) y moderno (digital, debajo) del cuásar 3C273. En1963 los espectros se registraban en placas de cristalo papel fotográfico. En 1982 se introdujeron los detec-tores CCD, que aportaron datos mucho más precisosy observaciones más sensibles a muy bajos nivelesde luz, donde pueden distinguirse las líneas de emi-sión anchas y estrechas.

llo de modelos que recurran a las leyesconocidas de la física. En astronomía,donde las fuentes son remotas y las obser-vaciones presentan grandes incertidum-bres, las especulaciones teóricas surgen amenudo antes que las evidencias observa-cionales. Nuestro trabajo se ha centrado enobtener espectros de cuásares con la mejorseñal a ruido posible para aportar un esce-nario más claro a partir del que desarrollarlos modelos teóricos. Un trabajo que hasido posible gracias a las observacionesrealizadas a lo largo de varios años en elObservatorio de Calar Alto y, en los últi-mos años, al uso del Gran TelescopioCanarias (GTC). Toda esta historia, y unadiscusión muy completa sobre la nomen-clatura, puede encontrarse en el volumenrecientemente editado Fifty Years ofQuasars (Springer).Desde el lanzamiento del satélite UHURUen 1970, siete años después del descubri-miento de los cuásares, la astronomía enrayos X comenzó un renacimiento queafectó también al estudio de estos enimág-ticos objetos. La mejor definición “operativa” para loscuásares implica la presencia de una com-ponente de ley de potencias en el espectroen rayos X de los cuásares. Es importantedestacar que la compleja estructura de laregión central compuesta por el agujeronegro, el disco de acreción y el toroide nose puede resolver espacialmente en ningúncuásar. Incluso aunque en algunos de loscuásares más cercanos se pueda resolverparcialmente, no está claro que esa infor-mación nos permita un gran avance ennuestro conocimiento de la fuente central. Pero no todo está perdido: podemos usar laespectroscopía para determinar la estructu-ra de muchos cuásares, estudiando el movi-miento del gas -muchos son sorprendente-mente accesibles hasta el horizonte desucesos del agujero negro (las líneas deemisión se observan a distancias tan peque-ñas como pocas semanas luz en muchas delas fuentes)-. La clave es siempre un buenespectro.

Contextualizanto: ¿hacia un diagrama H-R de cuásares?Dada la diversidad, en las distintas longitu-des de onda, de las propiedades de losAGNs, resulta lógico que los grupos deinvestigación enfoquen su trabajo hacia unou otro subtipo (blázares, galaxias Seyfert 1con líneas estrechas, radiogalaxias,LINERs...), o incluso en observaciones enuna longitud de onda particular. Unacarencia importante en los estudios sobre

cuásares hasta los años noventa del siglopasado fue la falta de un formalismo empí-rico que permitiera contextualizar, sobretodo espectralmente, la diversidad observa-da en los cuásares. De hecho, era ampliamente aceptado quetodos los cuásares eran lo mismo, es decir,que sus propiedades espectroscópicas erassimilares. Y esa fue una de las razones porlas que se abandonaron, a finales de losaños 90, los intentos de desarrollar un

modelo físico de los cuásares. ¿Sugeriría alguien que una estrella azul ycaliente como Rigel y una estrella fría yroja como Betelgeuse, ambas en Orión,muestran un espectro similar al del Sol?¡Claro que no! Y todavía actualmente algu-nos astrónomos describen todos los cuása-res como espectroscópicamente semejan-tes. Nada más lejos de la realidad, y esmuy posible que este error haya lastradoseriamente nuestro conocimiento de loscuásares. Un buen ejemplo, además de sencillo, paracontextualizar las distintas fuentes reside

en el diagrama H-R para las estrellas. Silos espectros estelares fueran semejanteseste tipo de clasificación no sería útil, encaso de que fuera posible. Pero distingui-mos al menos siete tipos espectrales en lasestrellas (O-B-A-F-G-K-M), organizados alo largo de la secuencia principal, así comoregiones específicas ocupadas por estrellasen distintos estadios evolutivos. El factorprincipal para la distribución de las estre-llas en el diagrama H-R de temperatura yluminosidad es su masa y el Sol, Rigel yBetelgeuse se hallan en distintas regionesde este diagrama. ¿Puede el fenómeno de los cuásares,mucho más complejo y energético, conte-ner una diversidad física tan escasa que unacontextualización espectroscópica suponeuna pérdida de tiempo? ¿de dónde surgeesta impresión? En parte refleja la falta deespectros de calidad antes de 1990. En1989, la literatura especializada solo conte-nía unos sesenta cuásares con espectrosadecuados para iniciar una clasificación,pero incluso estos mostraban ya una intere-sante diversidad. La carencia de buenosespectros alimentó la idea del parecidoespectroscópico de estas fuentes, aunquepuede que en contraste con el llamativocorrimiento al rojo de las líneas de emisiónesto pareciera un asunto menor. Nuestros propios estudios en 1989 y unmuestreo más amplio que realizamos en1996 (con muchos espectros obtenidos enel Observatorio de Calar Alto) nos conven-

50 AÑOS DE CUÁSARES

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La estructura esquemática delos cuásares debe considerarse

una hipótesis que aún sesostiene sobre evidencias muy

débiles

Esquema que muestra las diferentes imágenes en radio que se obtienen de los cuásares dependiendo de su orien-tación con respecto a nosotros. Fuente: GLAST.

El jetapunta

hacianosotros

Jet vistoen ángulo

Jet vistode canto

cieron de la necesidad de establecer un dia-grama H-R de cuásares. Y en el año 2000propusimos un formalismo deAutovectores en cuatro dimensiones(4DE1) para describir su diversidad. En contraste con las estrellas, objetos prác-ticamente esféricos y que muestran elmismo espectro independientemente delángulo desde el que las observemos, loscuásares muestran propiedades que difierenenormemente dependiendo del ángulo devisión (ver imagen página anterior). Así,necesitamos más de dos dimensiones ennuestro diagrama de cuásares para separarlos efectos de la dirección de observación delos efectos debidos a la física del objeto. Nuestro diagrama en cuatro dimensionesincluye dos medidas en el rango óptico delespectro así como otras dos medidas quese obtienen con observaciones en el ultra-violeta y en rayos X. Centrémonos prime-ro en la parte óptica del diagrama, quemide el movimiento del gas con baja exci-tación en las proximidades del agujeronegro y la intensidad de la emisión delhierro II (FeII), que constituye un indica-dor de la densidad del gas. La imagensuperior muestra la distribución de loscuásares en este plano, donde se pone demanifiesto que los cuásares no se sitúanaleatoriamente en él sino que presentanuna secuencia principal bien definida, que

no es muy diferente a la de las estrellas enel diagrama H-R.

Entendiendo el diagrama H-R de cuásaresGran parte del trabajo posterior al año2000 estuvo enfocado al estudio los dosparámetros ópticos así como a la secuenciaprincipal que habían revelado. Una secuen-cia que en la imagen superior vemos exten-derse desde el margen superior izquierdo,donde encontramos cuásares con líneasmuy anchas y baja emisión de FeII, hastael margen inferior derecho donde las líne-as se estrechan y la emisión del hierroaumenta. La primera sorpresa se produjo al compro-bar que los cuásares con la emisión enradio más intensa, que ahora sabemos sonpoco frecuentes, se localizan solo en laesquina de la región superior izquierda dela secuencia principal definida por todoslos cuásares. En 2001 empezamos a mode-lar la distribución de cuásares en nuestrodiagrama óptico y concluimos que se debíaa dos factores: la orientación del cuásar conrespecto a nuestra línea de visión y la tasade acreción del objeto (el ritmo al que elagujero negro supermasivo central absorbematerial). La tasa de acreción se expresageneralmente con la razón de Eddington,que mide la relación entre la presión deradiación, que “empuja” el gas hacia afue-

ra, y la fuerza de gravedad, cuyo efecto esel contrario -algo parecido a lo que ocurreen las estrellas-. La masa del agujero negro, aunque impor-tante, es secundaria en la distribución defuentes en este diagrama. Curiosamente,los espectaculares cuásares con la emisiónen radio más intensa (y muchas veces tam-bién muy extendida) presentan una razónde Eddington baja (poco acrecimiento) y sesitúan al final del extremo superior de lasecuencia principal. Estos objetos son, encierto sentido, cuásares viejos y “ham-brientos”.Extendiendo nuestro trabajo para incluirlos cuatro parámetros en nuestro esquemade Autovectores comprobamos que el otroextremo de la secuencia principal, donde sesitúan los cuásares con las tasas de acreciónmás altas, es distinguible en todas lasdimensiones. Las fuentes en el extremoinferior de la secuencia principal muestranevidencias de vientos muy excitados, posi-blemente procedentes del disco de acre-ción, y presentan un exceso en la emisiónde rayos X en la región entre los 2 y los 10keV (lo que denominamos rayos X blan-dos), quizá también conectado a la existen-cia de un disco de acreción caliente. Elextremo opuesto, irónicamente donde loscuásares con alta emisión en radio produ-cen sus fuegos artificiales, no se observan

Fondo: concepción artística de la región en torno a un agujero negro supermasivo (ESO/M. Kornmesser).

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Diagrama H-R para las estrellas (izda) y diagrama de Autovectores para cuásares 4DE1 en el óptico (dcha). El diagramaestelar muestra la secuencia principal a lo largo de la cual sedistribuyen casi todas las estrellas normales (la distribucióndepende de la masa estelar, con la masa aumentando hacia elmargen superior izquierdo). Los cuásares resultan más complicados y requieren de unespacio multidimensional que depende de la tasa de acreción(proporcional a la razón de Eddington). Es más difícil mostrarun parámetro en cuatro dimensiones, así que empleamos elcolor para añadir una tercera dimensión a la gráfica en dosdimensiones. El esquema 4DE1 muestra la secuencia princi-pal de los cuásares, con la tasa de acreción en aumento haciael margen inferior derecho.

(IZDA) Diagrama H-R 4DE1 en el óptico donde están repre-sentados unos quinientos cuásares. El 8% de los que presen-tan alta emisión en radio muestran la clásica estructura bilobu-lada y se han representado en rojo. Se ha marcado la separación y localización de las dos pobla-ciones A y B de cuásares. Como puede verse, los cuásarescon fuerte emisión en radio, que producen estructuras bilobu-ladas, tienden a situarse en la población B, de modo que setrataría de objetos más viejos y con menor tasa de acreciónque los cuásares radio silenciosos.

(DCHA) Diagrama H-R 4DE1 en el óptico-ultravioleta conciento treinta cuásares representados. Los datos del ultravio-leta se han obtenido del análisis de los espectros observadospor el telescopio espacial Hubble, y miden la fuerza del vientoen el disco de acreción frente a la masa del agujero negro. Lasfuentes coloreadas en azul tienen los vientos más intensos yse dan fundamentalmente en la población A de los cuásares -son, en cierto modo, análogos a las estrellas OB que se hallanen la franja superior de la secuencia principal-.

estos mismos vientos, que detectamos porgrandes corrimientos al azul en la línea deCIV en el ultravioleta, ni tampoco presen-tan exceso de emisión de rayos X blandos. Esta contextualización 4DE1 aclara en granmedida nuestra imagen de la diversidad delos cuásares y la relación entre los distintostipos. Con ella distinguimos los cuásares aambos extremos de la secuencia principaldenominándolos Población A (con una altatasa de acreción de materia, más jóvenes yun agujero negro poco masivo) y PoblaciónB (baja tasa de acreción, más viejos y conagujero negro muy masivo). Tenemos ahora una base mucho másrobusta sobre la que construir los modelosfísicos. Y también podemos establecerdiferentes modelos para las dosPoblaciones (A y B) y, con los resultadosde estos modelos, establecer un puenteentre ambos tipos. Y, si finalmente nopodemos erigir ese puente, entonces quizálas dos familias de cuásares constituyantipos fundamentalmente distintos de fuen-tes, lo que podría deberse bien a la rotaciónde sus agujeros negros (¿rotación rápidapara los de población A y más lenta en loscuásares de población B?) y/o al tipo degalaxia donde residen (¿espirales para lapoblación A y elípticas en el caso de lapoblación B?). Queda mucho trabajo porhacer con respecto a la morfología de lasgalaxias que albergan agujeros negros, yuna parte de él se está desarrollando en elInstituto de Astrofísica de Andalucía. Lospróximos años del estudio de los cuásaresprometen ser muy excitantes.

Trabajo en marcha en el IAAGran parte de nuestra investigación se hacentrado en los cuásares más cercanos, conun corrimiento al rojo típicamente menorde z=0,8, lo que los sitúa a unos tres milmillones de años luz. En cuásares más distantes observamos unaparte del espectro distinta, con el ultravio-leta desplazado hasta el óptico, y en los quelas líneas de emisión del óptico debenseguirse hasta el infrarrojo, lo que requie-re telescopios muy grandes. A lo largo deunos diez años hemos empleado los teles-copios de ocho metros del VLT, en Chile,para estudiar el espectro óptico e infrarro-jo de cuásares con corrimientos al rojo deentre 1 y 3,7 (cuando el universo teníaentre un 50 y un 12% de la edad actual), yhemos hallado que tanto nuestra secuenciaprincipal como la distinción entre pobla-ción A y B existe también para estos cuá-sares a tan grandes distancias. A la vezestamos obteniendo espectros de buenacalidad para cuásares con emisión muy

intensa en radio, con el telescopio de 3,5metros del Observatorio de Calar Alto, conel objetivo de comprender la dicotomíaentre la alta y la baja emisión en radio quenos ha desconcertado desde el mismo des-cubrimiento de los cuásares en 1963-4. A lo largo de los últimos cinco años Españaha operado el Gran Telescopio Canarias enel Observatorio de La Palma, y nuestrogrupo de investigación lo ha empleado parauna comparación muy especial. Los estu-dios de cuásares realizados en el pasado seconcentraban bien en cuásares locales debaja luminosidad o en monstruos lejanoscientos de veces más luminosos que cual-quier cuásar local. Por lo que nos plantea-mos: ¿no hay a grandes distancias cuásaresparecidos a los que observamos en el uni-verso local? Y si los hubiera, ¿se parecenespectroscópicamente a los cercanos?Los cuásares de luminosidades similares alos locales son muy difíciles de detectar agrandes distancias, y más aún si queremosestudiar su espectro. Pero, por primeravez, el GTC ha hecho posible que obtenga-mos espectros de alta calidad para cuásaresparecidos a los locales a una distancia dez=2,5, cuando el universo tenía menos dela mitad de la edad actual. Cada espectrorequiere un mínimo de una hora de exposi-ción y sería una medición imposiblementelarga para telescopios menores. Con el GTC hemos sido capaces de regis-

trar el espectro de veintitrés posibles candi-datos a cuásares muy lejanos pero conluminosidad parecida a las fuentes locales,y hemos confirmado que, en efecto, las dospoblaciones (A y B) existen y en propor-ciones similares. Sin embargo, hallamosuna intrigante diferencia, ya que los cuása-res lejanos muestran un menor contenidode elementos pesados (silicio, hierro, mag-nesio...) que sus análogos locales. Demodo que no son exactamente iguales, y ladiferencia refleja la propia evolución deluniverso. El gas de los cuásares se ve enri-quecido por los elementos pesados genera-dos en las distintas generaciones de estre-llas, y muchas estrellas han explotadocomo supernovas desde z=2,5, enrique-ciendo el medio a su alrededor, de modoque resulta lógico que esperemos más ele-mentos pesados en los cuásares del univer-so local. Y el Gran Telescopio Canarias haconfirmado esta expectativa. Tenemos muchos más proyectos en el estu-dio de cuásares con el VLT y con el GTC.Entre los objetivos que nos planteamos,quizás el más ambicioso reside en emplearlos cuásares de la población A más extre-ma, con las mayores tasas de acreción demateria y mayor razón de Eddington comocandelas estándar. Si podemos estimar suluminosidad independientemente de su dis-tancia podremos emplearlos para cartogra-fiar la estructura del universo.

50 AÑOS DE CUÁSARES

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Telescopios empleados en el estudio de los cuásares llevado a cabo en el IAA. El Very Large Telescope (arriba), elGran Telescopio Canarias (centro) y el telscopio de 3,5 metros del observatorio de Calar Alto.

SIEMPRE HEMOS VIVIDO EN ELMISMO MUNDO, O POR LO MENOSNO HEMOS NECESITADO HASTAEL MOMENTO PARA EXPLICARNUESTRO MUNDO que sus reglas fun-damentales hayan ido cambiando. Lo quesí hemos cambiado en varias ocasiones esnuestra forma de imaginarlo y entenderlo.Cuando a un niño se le esconde un muñe-co poniéndole encima una caja invertida, alprincipio imagina que ha desaparecido, quelas cosas pueden desaparecer, le parecelógico y no le preocupa. Más adelantecomienza a sospechar que quizá sea mejorimaginar que las cosas no desaparecen, quesimplemente no se ven, pero que permane-cen en el mismo lugar. Solo le hace faltahacer el experimento de, valientemente,levantar la caja para corroborar que lanueva explicación, la nueva teoría, funcio-na. Pues bien, las civilizaciones, a travésde los científicos, sus eternos niños, fun-cionan exactamente igual. Cuando algoresulta extraño por cualquier razón, sebusca una nueva teoría que haga ese algomás natural y consistente con los otrosalgos. Este algo es en muchas ocasiones unfenómeno observado, ya sea directamenteen la naturaleza o en un laboratorio. Enotras, este algo puede ser de naturaleza teó-rica o incluso estético-metafísica, porejemplo, una inconsistencia lógica, unahipótesis extraña o una falta de armonía.Existe una manera de entender nuestromundo, que llamaré mecanicista, que creosigue siendo en la actualidad la más senci-

lla para los profanos en física, y para algu-nos profesionales entre los que reconozcome encuentro. Imaginemos que el mundoestá hecho de trocitos de materia repartidospor el espacio y moviéndose con el tiempo.Este espacio no es más que lo que nuestraintuición sugiere: un cubo vacío de tresdimensiones, muy grande o quizá infinito,donde la suma de los ángulos de los trián-gulos es obviamente 180 grados. Por suparte, el tiempo es un marcador universaldel devenir de todos los acontecimientos.El que esta descripción sea sencilla no sig-nifica que sea simple: de hecho, el funcio-namiento completo de este mundo podríadar lugar a situaciones de gran compleji-dad.A principios del siglo XX esta imagenmecanicista del mundo empezó a resultarinsatisfactoria para los científicos. Unanueva teoría del mundo estaba a punto denacer... Pero hubo sorpresa: al final en vez

de una nacieron dos teorías mellizas. Cadauna de estas teorías cuestionaba distintosaspectos del mundo mecanicista.

La luz como detonante de las revoluciones

En el marco mecanicista la materia puedeentenderse como constituida por elementosbásicos discretos irreductibles (hipótesisatómica), o como una serie de substanciascontinuas. Dentro de las diversas substan-cias que pueblan el espacio se sabía desdeantaño de la existencia de una singular, a lavez que ubicua: la luz. Para imaginar unmundo mecanicista como el que describíaarriba, nada más sencillo que tomar unahipótesis atómica para toda la materiaincluyendo la luz. Construir un mundomecánico fundamental con elementos dis-cretos y continuos en interacción es algoque suele dar lugar a problemas de consis-tencia, cuando no producir una sensaciónde falta de armonía. Por lo tanto, en prime-ra instancia, mejor pensar que todos loselementos tienen la misma naturaleza yasea discreta, como digo la que se me anto-ja más sencilla, o continua. Durante mucho tiempo, y siguiendo lasideas de Newton, la luz era imaginadacomo constituida por corpúsculos elemen-tales, luego perfectamente encajable en unmundo mecánico discreto. En la prácticaestos corpúsculos parecían viajar a unavelocidad fija y enorme, aunque dentro dela conceptualización mecanicista nada indi-ca que no pueda conseguirse que viajen amás velocidad. Sin embargo, durante elsiglo XIX la luz afianzó una descripciónondulatoria (por ejemplo, a través delexperimento de la doble rendija de Youngy sus franjas de interferencia, un fenómenotípicamente ondulatorio): la luz se compor-taba como una onda en un estanque espe-cial, hecho de una substancia hipotética lla-mada éter luminífero. La hipótesis atómicapara la materia no lumínica, hipótesis quese afianzó con la entrada en el siglo XX,conllevaba por tanto un problema de con-sistencia con la materia lumínica. Comoveremos, esta hipótesis atómica mecanicis-ta tuvo una existencia efímera.

La revolución cuántica

La teoría cuántica nació al cuestionar porrazones experimentales la naturaleza de losconstituyentes elementales de la materia nolumínica. Pero también puede decirse quesurgió para intentar conciliar la descripcio-nes de las materias lumínica y no lumíni-cas. Para explicar principalmente los expe-rimentos con espectros atómicos (la esencia

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¿POR QUÉ HAY QUEACERCAR LARELATIVIDAD Y LACUÁNTICA?¿CÓMO DECERCA ESTAMOS DECONSEGUIRLO?Por Carlos Barceló (IAA-CSIC)

Un deseo llamado

gravedad cuántica

... pero hubo sorpresa: al final, en vez de

una nacieron dos teorías mellizas. Cada una

de ellas cuestionaba distintos aspectos del

mundo mecanicista

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de la interacción luz-materia no lumínica)era mejor dejar de concebir los constitu-yentes de la materia no lumínica (las partí-culas elementales) como diminutas bolitascon una posición y una velocidad determi-nadas. En la interpretación más estándar dela mecánica cuántica, estos descriptores dela configuración de una partícula no sonpropiedades que “poseen” las partículas,sino que aparecen solamente cuando en unexperimento se pregunta sobre ellos.Además, solo aparecen de forma comple-mentaria: hay propiedades que no puedenaparecer simultáneamente, como son laposición y la velocidad (o momento) de unapartícula. Es como si situar una partículaen una posición precisa determinada hicie-ra que su velocidad se desdibujara. En estanueva teoría, eran ahora los constituyentesde la materia no lumínica los que pasabana asemejarse a la luz ondulatoria: dejabande ser imaginados como partículas puntua-les para parecerse más a ondulaciones enestanques especiales, algo más plástico ycon capacidad para distribuirse por el espa-cio. Ahora bien, estas ondas no lumínicas no seconceptualizan como ondas con una reali-dad física completa, sino más bien comoondas de probabilidad. A partir de conocerla onda asociada a una partícula de materia–su configuración en el espacio a un tiem-po dado– se puede conocer probabilística-mente qué sucedería si pasado un tiempo sehiciera un experimento para conocer undeterminado descriptor de la situación oestado de la partícula. Desde la perspectivacuántica la materia clásica de nuestra con-ceptualización mecanicista no es más que elresultado de colocar juntas una infinidad departículas elementales cuánticas de talforma que en promedio se comporten demanera (casi) completamente determinada. Dada una descripción mecanicista de unsistema de materia, se dice que el sistemaes cuantizado cuando se genera una versióncuántica de los ingredientes del sistema ori-ginal. A esta nueva descripción cuántica sesuele llegar siguiendo unas reglas de cuan-tización bien establecidas. La teoría cuánti-ca de la materia supuso una revolución ennuestra forma de entender la materia.Crucial para lo que sigue, sin embargo, esdestacar que en esta teoría cuántica el espa-cio y el tiempo seguían siendo los viejosconocidos del modelo mecanicista.

La revolución relativista

En paralelo con el desarrollo de la teoríacuántica se dio otra revolución. La teoríade la relatividad nació al explorar qué suce-

dería si la velocidad de la luz fuera en rea-lidad un límite infranqueable (el postuladode la luz). En la nueva dinámica, los con-ceptos de espacio y tiempo del modelomecanicista se antojaban innecesarios y sinvalor operacional. La simultaneidad de dossucesos que ocurren en lugares distantespasaba a ser una cuestión dependiente delobservador, dejaba de haber un tiempo uni-versal. El concepto de separación espacialentre objetos también pasaba a tener uncarácter no universal (solamente un nuevoconcepto, el intervalo espaciotemporal,tenía un sentido invariante y universal).

A esta primera revolución relativista (cono-cida como relatividad especial), le siguióuna segunda que involucraba la interacióngravitatoria (relatividad general). SegúnNewton todos los cuerpos con masa seatraen con una fuerza proporcional a susmasas e inversamente proporcional al cua-drado de su distancia –es la fuerza quemantiene a los planetas en sus órbitas y anostros pegados a la Tierra–. Esta fuerza setransmitía a distancia de forma instantánea,es decir, a velocidad infinita, y entraba encontradicción con la idea de que ningunainformación pudiera viajar a más velocidadque la luz. La búsqueda de una teoría rela-tivista de la gravitación nos llevó muchomás lejos de lo que podía sospecharse enun inicio. Esta búsqueda se convirtió ensinónimo de replantear completamente la

descripción del espacio y el tiempo. Elespacio y el tiempo del mundo mecanicistaejercen efectos sobre la materia (al definirqué es un movimiento inercial) pero no seven afectados por ella. Esta situación insa-tisfactoria es modificada en la teoría de larelatividad general. El espacio y el tiempodejan de ser externos e inmutables paraconformar un sistema plástico y dinámico,el espaciotiempo, en relación directa con lamateria que contiene. El fenómeno gravita-torio se reducía nada menos que a entenderla estructura geométrica del espaciotiempo.El espaciotiempo se curva en presencia demateria de una forma precisa que especifi-can las ecuaciones de Einstein. En zonasapartadas de la materia esta curvatura sehace cero, dando lugar al espaciotiempoplano de la relatividad especial.

El imperio del campo

El resultado de este periodo revolucionariofue por una parte la teoría cuántica, quetiene un concepto de materia modificadopero un concepto de espacio y tiempomecanicista, y la teoría relativista, quetiene un concepto mecaniscista de materiapero un concepto modificado de espacio ytiempo. Visto así es inmediato desear haceruna teoría que contenga ambos conceptos,los de materia y espaciotiempo, modifica-dos. También es directo intuir que ya queninguna de estas teorías se hizo pensandoen la otra, combinarlas podría no ser senci-llo.Un primer intento por acercar relatividad ycuántica se hizo imponiendo solamente elrequisito de velocidad máxima a la teoríacuántica, es decir, dejando a un lado la gra-vedad, o lo que es lo mismo, la plasticidaddel espaciotiempo en relación a la distribu-ción de materia. Así se llego, después deun impás llamado teoría cuántica relativis-ta en el que se descubrieron nuevas incon-sistencias, a lo que hoy se conoce comoteoría cuántica de campos relativistas ( a laque nos referimos hoy día cuando habla-mos sobre teoría cuántica fundamental).Esta síntesis de ideas proporciona unavisión uniforme de las materias lumínica yno lumínica. A cada tipo de constituyenteelemental le corresponde un campo (unaentidad continua, asimilable a un tipo deestanque). Las excitaciones ondulatorias decada uno de estos campos corresponden alas diferentes partículas elementales, yasean fotones para la luz o diversos tipos defermiones (electrones, quarks, etc.) para lamateria no lumínica. Estos campos soncuánticos, lo que significa que su forma noestá perfectamente determinada, solamente

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Ahora eran los constituyentes de la materia

no lumínica los que pasaban a asemejarse a

la luz ondulatoria

a un nivel probabilístico. Esta teoría pro-porciona un marco explicativo muy pode-roso sobre la estructura de la materia y seve refrendada en los laboratorios de altasenergías diariamente. Volviendo la mirada a la gravedad, la geo-metría del espaciotiempo, vemos que ellatambién puede considerarse un campo. Portanto, se puede decir que la física contem-poránea imagina el mundo como un seriede campos en interacción donde uno deellos, el gravitatorio, desempeña el papelespecial de contenedor o soporte del resto.Hasta aquí todo maravilloso, el problemaes que el campo gravitatorio de la relativi-dad general no es cuántico y el resto sí.

Inconsistencia clásico cuántica

Como ya hemos apuntado, las ideas de lamecánica cuántica material se pueden tras-ladar del espacio y el tiempo usado en ladescripción mecanicista a un espaciotiemporelativista, siempre que este espaciotiemposea fijo y externo a la teoría cuántica. Elpunto crucial es que en la mecánica cuánti-ca estándar el espaciotiempo no es cuánti-co. La relatividad general nos dice, sinembargo, que el espaciotiempo debe suforma a la distribución de materia que con-tiene. Pero entonces, ¿cómo puede sercompatible tener un espaciotiempo perfec-tamente determinado si la materia que lodetermina en última instancia es cuántica y,por tanto, no perfectamente determinada?En general, parece que tener entidades clá-sicas y cuánticas en interacción conllevainconsistencias. Por ejemplo, un famosoanálisis de Eppley y Hannah de 1975 mos-traba cómo una interacción clásico-cuánti-ca en gravedad llevaría a violaciones de laconservación del momento, del principiode incertidumbre o del postulado de la luz.Estas inconsistencias llevan a pensar en lanecesidad de cuantizar la gravedad o, loque es lo mismo, la estructura del espacio-tiempo. Desde un punto de vista exclusivamentelógico se podría concluir igualmente queevitar inconsistencias necesita de la exis-tencia de una teoría clásica para la materia,que maneje los hilos de la mecánica cuán-tica, o una teoría híbrida en la que nohubiera ni aspectos puramente clásicos nicuánticos. La primera vía ha suscitadomuchos argumentos de imposibilidad (teo-remas que dicen esencialmente que no sepuede reducir lo cuántico a lo clásico); ade-más, volver a formulaciones clásicas parala materia se antoja anticuado. Por suparte, la segunda vía viene siendo explora-da pero de forma muy minoritaria y no

tiene todavía una formulación precisa ycompleta. Probablemente el sabor fundamental de locuántico y la previsión de que incorporaríaaspectos discretos a la descripción del espa-ciotiempo –cosa atractiva, entre otrascosas, por su potencial eliminación de infi-nitos en teoría de campos (ver más adelan-te) y por sugerir la existencia de un límiteal desmenuzado del mundo en ingredientesmás y más pequeños– han estado detrás deque la vía más explorada haya venido sien-do la cuantización de la gravedad. Sinembargo, creo que es bueno tener presenteque gravedad cuántica podría ser cualquierteoría que contuviese de forma armónica locuántico y lo espaciotemporal.

Problemas con la cuantización

La forma más directa de cuantizar la gra-vedad era seguir las reglas del resto de teo-rías de campos cuánticos sobre un espacio-tiempo plano. La cuantización perturbati-va, como viene a llamarse, evidenció difi-cultades considerables cuando se aplicó a lagravedad. Cuando se calcula por medio delas teorías cuánticas de campos estándar elvalor de magnitudes medibles en laborato-rio, en vez de dar lugar directamente anúmeros reales finitos (3.33, 7.5, etc.) apa-recen divergencias, números infinitos. Noobstante, existe un procedimiento matemá-tico con una sólida base física y conocido

como renormalización con el se puedencontrolar estos infinitos y extraer de elloslos resultados finitos buscados (por ejem-plo, estos cálculos dan lugar en el caso delcampo electromagnético cuántico a resulta-dos muy precisos). Sin embargo, sedemostró que la teoría cuántica del campogravitatorio es no renormalizable perturba-tivamente, es decir, los infinitos que apare-cen en los cálculos no pueden ser absorbi-dos en un número finito de parámetros, loque los hace parecer incontrolables. Lagravedad empezó así a adquirir fama dearisca y el problema de cuantizar la grave-dad fama de difícil, a la vez que fundamen-tal. El problema debía ser abordado de formamás sutil o indirecta. Antes de pasar a des-cribir algunas de las estrategias alternativasde cuantización de la gravedad que se hanvenido y vienen investigando, creo adecua-do hacerse una pregunta como si de aboga-do del diablo se ejerciera:

¿Tenemos que preocuparnos?

Consistencia y más consistencia. Tener unaforma satisfactoria y armónica de imaginarel mundo no es desdeñable, pero ¿quépasaría si en la práctica no hubiese ningúnfenómeno que requisiese del uso simultá-neo de la mecánica cuántica y de la relati-vidad general? Dado un fenómeno, sola-mente habría que catalogarlo en primerainstancia como cuántico o gravitatorio y apartir de ahí tendría una explicación satis-factoria. Sin embargo, no parece que estesea el caso. Existen al menos tres situacio-nes en las que entender el fenómeno pare-ce requerir poseer una teoría de gravedadcuántica, entendida en su forma másamplia.

El colapso estelar. La relatividad general nosdice que cuando una estrella colapsa bajosu propia gravedad hay un momento en quenada puede detener el colapso, lo que con-duce a la formación de un agujero negro.En el interior de un agujero negro astrofí-sico cantidades ingentes de materia acaba-rían compactándose en regiones de tamañosubatómico. Es de esperar que entendercómo se comportan estas regiones requieraapelar tanto a la gravedad (situación conmucha materia y por tanto con gran curva-tura espaciotemporal), como a la cuántica(situación con elementos microscópicos).La gravedad cuántica debería tener la llavepara desentrañar el comportamiento detales regiones extremas, que pueden afectara toda la física del agujero negro, especial-mente a su horizonte de sucesos.

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La búsqueda de una teoría relativista de la

gravitación nos llevó mucho más lejos de

lo que podía sospecharse. Esta búsqueda se

convirtió en sinónimo de replantear

completamente la descripción del espacio y

el tiempo

Un origen explosivo para el universo. El universoque habitamos parece ser el producto de laexpansión de una de estas regiones extre-mas, una que contendría un embrión com-pleto de universo. De nuevo, entender eldesarrollo embrionario del universo necesi-ta de la gravedad cuántica.

La energía oscura. Observaciones en la últimadecada indican que las galaxias se expan-den en la actualidad de forma acelerada,contrariamente a como se espera debido ala gravedad estándar. Es como si el univer-so estuviera lleno de una materia repulsiva,denominada energía oscura. Resulta que elvacío cuántico se comporta gravitatoria-mente justo como este tipo de materia.Quizá entender el comportamiento del uni-verso a gran escala requiera entender lanaturaleza del vacío a escala microscópica,una vez más un maridaje entre lo cuánticoy lo espaciotemporal.

Líneas de investigación

El problema de la gravedad cuántica seviene atacando desde diferentes perspecti-vas desde hace ya más cuarenta años. Eneste tiempo hemos avanzado enormementeen el entendimiento de los diferentes pro-blemas estructurales que han ido aparecien-do. Aún así, podemos decir que a día dehoy no hay una teoría de gravedad cuánti-ca completamente satisfactoria. Hay un problema central y recurrente enlos distintos intentos por construir una teo-ría de gravedad cuántica. Debido probable-mente a cómo nació, la teoría cuántica seencuentra a gusto cuando hay estructurasfijas a priori en la construcción. Por el con-trario, la relatividad general parece repu-diar este tipo de estructuras. Parece nece-sario aliviar esta tensión. Unas aproxima-ciones al problema se inclinan por salva-guardar en lo posible las nociones cuánti-cas, otras por salvaguardar las relativistas.La receta perfecta probablemente esté aúnpor llegar. Sin entrar en detalles técnicos (ysin pretender que se entiendan completa-mente dado lo breve de las reseñas), voy amencionar algunas de estas aproximacionespara dejar un sabor del tipo de estructurasbajo análisis.

Gravedad cuántica de lazos. Es un tipo de cuanti-zación no perturbativa que parte de lainexistencia de estructuras espaciotempora-les fijadas a priori (a veces se habla deindependencia del fondo). La geometría delespacio es discreta teniendo estados dondelas áreas y volúmenes aparecen solo en uni-

dades de unas áreas y volumenes elementa-les. Todavía no se sabe controlar comple-tamente la versión espaciotemporal. Elnombre lazos le viene de la forma de lazode una de las variables fundamentales queaparece en su descripción matemática.

Teoría de supercuerdas. Esta teoría supone quelos constituyentes elementales son cuerdas(no partículas) enrolladas microscópica-mente hasta hacerse pasar por partículas.Sorprendentemente, una de las excitacionesde una cuerda cerrada se comporta precisa-mente como un elemento espaciotemporal(un gravitón). Es por esto que la teoría de

cuerdas se considera una teoría de grave-dad cuántica. La teoría además contiene deforma unificada la materia y el espacio-tiempo. Utiliza como elemento fiduciarioel espaciotiempo plano de la relatividadespecial. Aunque es una teoría con un altonivel de consistencia, tiene el grave proble-ma de que su dinámica puede ser tan com-pleja que no es fácil extraer de ella predic-ciones claras.

Salvaguarda asintótica. Dijimos que la gravedadcuántica perturbativa no era renormaliza-ble. Sin embargo, aún podría ser renorma-lizable no perturbativamente. Esto sucede-ría si la teoría tuviera un punto fijo del lla-mado flujo de renormalización, algo que

no se conoce todavía. En la actualidad seestá viendo que los múltiples infinitos queaparecen en la cuantización perturbativapueden ser más manejables de lo que sepensó inicialmente. Las técnicas de integralde camino son fundamentales en esta apro-ximación.

Gravedad emergente. Esta aproximación parte dela hipótesis de que quizá la gravedad notenga que ser cuantizada, sino que sola-mente tenga sentido clásico, y que losingredientes que subyacen a la materiacuántica y al espaciotiempo pudieran teneruna naturaleza muy distinta a la de los cam-pos con los que estamos acostumbrados atratar. Esta aproximación al problemarecoge lecciones sobre cómo aparecen dis-tintos comportamientos colectivos en lafísica de la materia condensada.

Epílogo

Posiblemente gran parte de la dificultad enconstruir una teoría de gravedad cuánticatenga su origen en la inaccesibilidad de losfenómenos gravito-cuánticos a la observa-ción y experimentación. Sin una retroali-mentación experimental es difícil progresarpaso a paso. Además, difícilmente se llega-rá a una teoría única exclusivamente porargumentos de consistencia formal. El juezsupremo en todas las cuestiones físicas essiempre la naturaleza y a ella tendremos querecurrir finalmente. Afortunadamente, tam-bién aquí se ha avanzado mucho y quizápronto tengamos observaciones con un mar-cado carácter gravito-cuántico (por ejemplo,se espera tener pronto la fotografía del hori-zonte de un agujero negro).Las observaciones a su vez requieren delaparataje teórico: sin las gafas teóricas ade-cuadas los hechos pueden fácilmente pasardesapercibidos. No sabemos a qué altura delcamino estamos por lo que lo mejor esseguir caminando. La búsqueda de la grave-dad cuántica tiene el sabor romántico de labúsqueda de Shangri-La, El dorado o elSanto Grial, una última frontera desdedonde todo se verá iluminado. Es una debi-lidad humana creer en últimas fronteras, yuna debilidad maravillosa pues nos motiva aemprender caminos realmente arduos quesolo al tiempo empiezan a verse salpicadosde sabiduría. Si de algo estoy seguro es deque la gravedad cuántica no será la últimafrontera de la física. Sin embargo, les puedoasegurar que el camino hacia este deseo deunidad es iluminador y apasionate.

Ilustraciones procedentes de la webhttp://whystringtheory.com/

GRAVEDAD CUÁNTICA

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La gravedad empezó así a adquirir fama de

arisca y el problema de cuantizar la

gravedad fama de difícil, a la vez que

fundamental

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RADIOASTRONOMÍALa capacidad de un telescopio de distinguir por separado dos fuen-tes en el cielo (resolución angular) depende directamente de la lon-gitud de onda e inversamente de la apertura del telescopio. Por ellouna buena resolución en las largas longitudes de onda de radiorequiere de un telescopio de enorme apertura, lo que hace posiblela técnica conocida como interferometría, en la que las distintas ante-nas trabajan de forma conjunta. El SKA será el interferómetro másgrande y sensible del mundo, con una extensión de miles de kilóme-

tros y un área combinada equivalente a un kilómetro cuadrado (de ahí elnombre de Square Kilometre Array). El SKA observará en una gama de frecuencias de 50 MHz a 20 GHz, equi-valente a longitudes de onda de entre cuatro metros y tres centímetros, lo quele permitirá observar el átomo de hidrógeno, esencial en radioastronomía.

El átomo de hidrógeno está formado porun protón y un electrón, y ambos tienenuna propiedad conocida como “espín”, unaespecie de giro. Los espines del protón yelectrón pueden ser paralelos o antiparale-los entre sí, lo que corresponde a diferen-tes estados de energía. Al cambiar deestado de energía el átomo de hidrógenopuede emitir energía con una longitud deonda de 21 cm (equivalente a 1.420 MHz)que se observa en radio. Las señales deradio interactúan poco con la materia queatraviesan, y por este motivo permitenestudiar áreas del espacio ocultas por elpolvo cósmico, imposibles de observar contelescopios ópticos.

El SKA constará devarios miles de recepto-

res que estarán repartidos entre una región central, elnúcleo, y una extensa región con la forma de los brazos deuna espiral, un diseño que optimiza las diferentes configu-

raciones: proporciona numerosas separaciones y ángulos(líneas de base) entre antenas, lo que permite producir imágenes de gran

resolución espacial. Estará ubicado en dos regiones: un

núcleo estará en Murchison (Australia), con la espi-ral llegando a Nueva Zelanda y Tasmania, y otro núcleoestará en Karoo (Sudáfrica), y la espiral abarcará Botswana, Ghana, Kenia,Madagascar, Mauricio, Mozambique, Namibia y Zambia. La sede de laOrganización SKA está en el Reino Unido.

EL SQUARE KILOMETRE ARRAY (SKA) SERÁ EL MAYOR RADIOTELESCOPIO DEL MUNDO, CON UN KILÓMETRO CUADRADO DE ÁREACOLECTORA, FORMADO POR MILES DE RECEPTORES UBICADOS EN ÁFRICA Y AUSTRALIA, ORGANIZADOS EN TRESCONFIGURACIONES QUE PERMITIRÁN OBSERVACIONES PROFUNDAS Y DE GRAN DETALLE DEL CIELO, TOMADAS EN MUCHO MENOSTIEMPO QUE LOS RADIOTELESCOPIOS ACTUALES. UNO DE SUS OBJETIVOS PRINCIPALES SERÁ EL ESTUDIO DEL HIDRÓGENOCÓSMICO, LA MATERIA PRIMA DE ESTRELLAS Y GALAXIAS, A LO LARGO DE LA HISTORIA DEL UNIVERSO. LOS DATOS QUEOBTENDRÁ TENDRÁN UN IMPACTO DIRECTO EN ÁREAS COMO LA FÍSICA FUNDAMENTAL, LA ASTROFÍSICA Y LA ASTROBIOLOGÍA.

El SKA utilizará varios miles de platos que operarán en altas frecuen-cias, y otros varios miles de telescopios llamados “redes de dipolos”que operarán en bajas y medias frecuencias. Sus señales astronó-micas se combinarán para emular un telescopio con un tamaño iguala la máxima separación entre los telescopios individuales, como side un radiotelescopio gigante se tratara. Actualmente existen dostelescopios precursores que están poniendo a prueba distintas tec-nologías para el SKA: ASKAP y MeerKAT, ubicados respectiva-mente en Australia y en Sudáfrica, y que se integrarán con SKA.

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3 TECNOLOGÍA

El núcleo de la organización del SKA está formado por once países miembros:Australia, Canadá, China, Alemania, Italia, India, Nueva Zelanda, Sudáfrica,Suecia, los Países Bajos y el Reino Unido. Asimismo, alrededor de cien organi-zaciones de veinte países participan en el diseño y desarrollo del proyecto SKA,que culminará con un diseño detallado del telescopio en 2016, lo que permitirála construcción de la primera fase del SKA entre 2017 y 2023. Para ello se hanformado consorcios internacionales con expertos de todo el mundo que incluyenuna amplia gama de actividades industriales, de ingeniería y científicas distribui-das en paquetes de trabajo: Ensamblaje, integración y verificación; Platos;Infraestructura; Estaciones de redes de dipolos de baja frecuencia; Estacionesde redes de dipolos de media frecuencia; Controlador del telescopio, Transportede señal y datos; Procesador central de señal; Procesador de datos científicos.

EMPLAZAMIENTO

4 CONSTRUCCIÓN

SQUARE KILOMETRE ARRAY SKA

Algunos fragmentos de este texto, así como las imágenes del instrumento, proceden de la web del SKA www.skatelescope.org

El cielo visto en radio (National Science Foundation).

otros yensayosdeconstrucción

por Sonia Antón, Julián Garrido yLourdes Verdes-Montenegro

(IAA-CSIC)

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DESAFIANDO A EINSTEINNo sabemos si las predicciones de la relatividadgeneral se mantienen en presencia de campos gravi-tacionales extremadamente fuertes, como los queexisten en la vecindad de los púlsares y de los aguje-ros negros. Con el SKA se buscarán sistemas bina-rios de púlsar y agujero negro para estudiar elimpacto del campo gravitatorio en forma de perturba-ciones en el tejido del espaciotiempo. El SKA podrámedir con precisión el tiempo entre cada señal de lospúlsares, estudiando las desviaciones del tiempoentre pulsos como posibles perturbaciones en elespaciotiempo.

5 PROYECTOS CLAVE

SONDEANDO EL AMANECERCÓSMICONuestra comprensión de la cosmología se haexpandido mucho en los últimos años, contelescopios como WMAP y Planck proporcio-nando “fotos de la infancia” del universo,cuando tenía una edad de trescientos mil

años. En los siguientes quinientos mil millones de años las estructuras colapsaron bajo la grave-dad y se formaron las primeras galaxias. Un importante reto para la cosmología reside en explo-rar ese amanecer cósmico, el momento en que las primeras galaxias se formaron. La sensibilidaddel SKA permitirá estudiar el período que comienza 380.000 años después del Big Bang, cuandoel universo era esencialmente oscuro, hasta que las primeras galaxias comenzaron a brillar.

LA ENERGÍA OSCURA Y LA EVOLUCIÓN GALÁCTICANuestro universo parece estar en expansión acelerada, pero desconocemos la causa, que seviene identificando con una hipotética “energía oscura”, presente en todo el universo y responsa-ble de su aceleración.La capacidad del SKA para detectar señales muy débiles permitirá cartografiar la distribución delhidrógeno neutro y llevar a cabo el más profundo y detallado estudio de los efectos gravitaciona-les de las galaxias y los cúmulos de galaxias en la trayectoria de las ondas de radio, y ayudará avislumbrar cómo evolucionaron las primeras galaxias.

MAGNETISMO CÓSMICOLos campos magnéticos están por todas partes. Sonun elemento clave para el inicio de la formación deestrellas, así como para la evolución de las galaxias ylos cúmulos de galaxias, y controlan la densidad y dis-tribución de los rayos cósmicos en el medio intereste-lar. Pero sabemos muy poco sobre los campos mag-néticos primordiales: ¿cuándo y cómo se generaron? Cuando la radiación polarizada de un objeto distanteatraviesa, en su camino hacia la Tierra, una regiónmagnetizada, las propiedades de la radiación se alte-ran, fenómeno conocido como “rotación de Faraday”.Esta rotación es una medida directa del campo mag-nético.La capacidad de SKA para detectar señales muy débi-les y obtener múltiples medidas de todo el cielo permi-tirá medir la rotación de la emisión de radio polarizaday así estudiar detalladamente el magnetismo de todotipo de objetos.

LA CUNA DE LA VIDA¿Estamos solos en el universo? La existencia de vidaen otros mundos es un tema fundamental en la astro-nomía y en la biología, y una cuestión importante parala humanidad. Los astrobiólogos utilizarán el SKApara buscar aminoácidos, los componentes básicosde la vida, mediante la identificación de sus líneasespectrales en frecuencias específicas. SKA seríaademás capaz de detectar señales de una civilización extraterrestre tecnológicamente avanzada,de intensidad comparable a la de nuestras transmisiones de televisión, a decenas de años luz.

INTERÉS Y PREPARACIÓN CIENTÍFICAPARA SKALa comunidad científica española mostró su interéspor el SKA durante la reunión de la RIA (Red deInfraestructuras de Astronomía) "Ciencia yOportunidades Tecnológicas en la era de SKA",celebrada en mayo de 2011, así como con la crea-ción de la Red española del SKA, financiada por elMICINN. La comunidad española está implicada enlas áreas científicas clave de SKA, participando enmás de catorce capítulos del libro “AstrofísicaAvanzada con el Square Kilometre Array”, así comoen trabajos preparatorios mediante los radiointerfe-rómetros precursores de SKA (e-Merlin, EVLA,ASKAP, etc). La SKA Organization (SKAO) se asesora a travésde los grupos de trabajo asociados a los casoscientíficos de SKA, e investigadores del Instituto deAstrofísica de Andalucía (IAA) participan en variosde ellos, además de coordinar la edición del

Spanish SKA White Book, en el que se presentarála ciencia de interés para la comunidad españolaque SKA permitirá realizar. España es también unmiembro del SKA Communications and OutreachNetwork (SKA-CON), representada por lasUnidades de Comunicación del Instituto deAstrofísica de Andalucía (IAA) y de la Universidadde Valencia.

TECNOLOGÍADesde noviembre de 2011 el IAA lidera el Estudiode viabilidad de la participación española tecnoló-gica en el SKA (VIA-SKA), con participación de sietecentros académicos y ocho universidades. Tras unsondeo detallado de las capacidades de centros tec-nológicos y empresas españolas, clasificadas pordominios y paquetes de trabajo de SKA (hay regis-tradas más de cuarenta empresas), el interés tecno-lógico de centros y empresas españolas en SKAquedó confirmado en la reunión “SKA: Posiciónestratégica y futuras oportunidades para la industriaespañola”, celebrada en Madrid en noviembre de2012. A partir de la memoria presentada por VIA-SKA a la RIA, esta recomendó la exploración de laposibilidad de participar en el proyecto SKA como

miembro de pleno derecho antes del comienzo de lafase de construcción, dado el interés de la comuni-dad científica y la industria en el SKA. En octubre de2014 el IAA organizó el Spanish SKA day, la primeraconferencia española en torno al SKA que ha reu-nido a científicos, ingenieros de centros académicosy empresas.Los investigadores españoles participan en diferen-tes grupos de trabajo de SKA desde 2012, y actual-mente nueve centros de investigación españoles yonce empresas están contribuyendo a los esfuerzosde diseño del SKA en seis paquetes de trabajo, conuna participación estimada en dos millones de eurosreconocida por la Junta Directiva del SKA. Desdeoctubre de 2013 un representante del gobiernoespañol viene siendo invitado regularmente a parti-cipar en las reuniones de dicho comité.España ha venido posicionándose para lograr elmáximo retorno científico del SKA, así como paracontribuir en paquetes de trabajo del SKA de rele-vancia tecnológica y alto potencial de innovación,esfuerzo que podrá ser aprovechado si nuestro paísse convierte en miembro de pleno derecho de la queserá la mayor infraestructura científica sobre laTierra.

6 SKA EN ESPAÑAY PAPEL DEL IAA

(SKA Organisation/SwinburneAstronomy Productions)

En los años 50 del siglo pasado,George Herbig y Guillermo Harodescubrieron en la vecindad de algu-

nas estrellas jóvenes unas extrañas nebulosi-dades, que actualmente se conocen comoobjetos Herbig-Haro (HH). Inicialmentese creyó que los objetos HH conteníanembriones estelares, pero después se cons-tató que eran material expulsado por lasestrellas en formación, que se movía a velo-cidades de más de 300.000 km/h.En la década de los 80 los detectores CCDreemplazaron a las placas fotográficas, reve-lando que estos objetos HH eran las partesmás brillantes de unos chorros colimados(jets) que emergían de las estrellas jóvenes avelocidades supersónicas. El jet asociado aHH30 fue uno de los primeros jets descu-biertos (en 1983), gracias al telescopio de2,2 m de Calar Alto. Mi interés en el jet de HH30 empezó en1993 cuando, conversando con RobertEstalella, Rosario López y Angels Riera,Alejandro Raga nos comentaba que le lla-maba la atención que ese jet no tuviera“cabeza”. Se refería a que sus modeloshidrodinámicos predecían la formación deun “choque de proa” (la “cabeza”) donde eljet impacta con el medio interestelar, demodo análogo a lo que ocurre en la proa deun barco que surca el mar. Entonces no nosimaginábamos que HH30 se convertiría enun “Moby Dyck” cuya persecución nos ocu-paría durante bastantes años.Propusimos observar el jet de HH30 con eldetector de gran campo recién instalado enel telescopio Isaac Newton, a fin buscar sucabeza en una zona más amplia que la abar-cada por las imágenes anteriores.Obtuvimos una imagen donde se veían unasnebulosidades lejanas, alineadas con el jet,que parecían corresponder a su cabeza algodesfigurada, después de haber recorrido unalarga distancia. Pero para probarlo teníamosque demostrar que estas nebulosidades semovían, alejándose de la estrella (invisible)donde se origina el jet, de modo que hacíafalta una segunda imagen. Nos negaron eltiempo de observación en el Isaac Newtonpero la conseguimos con el telescopio deSan Pedro Mártir (México). La compara-ción de ambas imágenes sugería que, efecti-vamente, las nebulosidades se habíanmovido y en la dirección correcta. El resul-tado era esperanzador, pero la diferente cali-

dad de las imágenes dificultaba la compara-ción, y quedaban dudas...En 1998, con Pepa Masegosa, propusimosusar el instrumento ALFOSC en el telesco-pio NOT (La Palma) para hacer un segui-miento durante varios años y medir bien el

movimiento de esas débiles nebulosidades.Obtuvimos un par de imágenes espectacula-res, con las que se podía mejorar mucho lamedición. Alejandro, impaciente, preparórápido un borrador para su publicación,pero yo era partidario de esperar a tener eljuego completo de resultados. Entonces lascosas se torcieron. Por las características delobjeto, el momento idóneo para observarloera la luna nueva de noviembre. Pero el maltiempo impidió conseguir una tercera ima-gen en los seis años siguientes. Finalmente,publicamos el trabajo en 2007 con solo dosimágenes, un retraso que Alejandro aún nome ha perdonado. Entre tanto, el jet se había hecho famoso. Eltelescopio espacial Hubble obtuvo una ima-gen en la que se veía la silueta del disco deacreción donde supuestamente se originabael jet. Esta imagen hizo las delicias de losteóricos, quienes hasta entonces no habíantenido una confirmación observacional tanclara de esos discos. La silueta del discomostraba un perfil acampanando, tal comoestablecen los modelos, y HH30 se convir-tió en el icono del sistema disco-jet, que sesupone caracteriza las primeras etapas de laformación de una estrella como el Sol.

Sin embargo, a mí me intrigaba la forma ser-penteante del jet que se apreciaba en nues-tras imágenes. Acababa de publicarse unartículo que analizaba las posibles causas dela curvatura de los jets, entre ellas el movi-miento orbital en un sistema binario deestrellas. Pero las ecuaciones de aquel artí-culo no lograban explicar la trayectoria deljet de HH30. Descubrí que el artículo omi-tía el efecto de la fuerza centrífuga, un pro-blema que Alejandro resolvió correcta-mente poco después. Entonces las cosasempezaron a tener sentido. Las nuevasecuaciones ajustaban perfectamente la tra-yectoria e inferimos que la estrella donde seoriginaba el jet tenía una compañera sepa-rada 18 UA (1 UA es la distancia de laTierra al Sol). Poco después, un grupo francés descubrióque el disco tenía una cavidad central. Alconocer nuestro trabajo, atribuyeron aque-lla cavidad al efecto de las fuerzas de mareadel sistema binario, y con ello lograron cal-cular la separación que debería existir entrelas estrellas. Obtuvieron justamente elmismo valor de 18 UA que con nuestroestudio del jet. Quedaban pocas dudas deque la estrella donde se originaba el jettenía una compañera cercana.Pero esto entraba en conflicto con lainterpretación que se había dado a losresultados del telescopio espacial. Elradio del disco visto con el telescopioespacial era 250 UA, ¡mucho mayor que laseparación entre la estrellas! Por tanto,ese disco debería ser un disco circumbina-rio (alrededor del sistema binario), no undisco circunestelar (alrededor de una solaestrella). El arquetipo de sistema disco-jetresultó no serlo. El “verdadero” disco aso-ciado al jet de HH30 tiene que ser cin-cuenta veces menor que el que observó eltelescopio espacial. Hasta ahora nadie havisto este disco ni el sistema binario, ocul-tos (en luz visible) por el disco mayor.Pero esto no supone un obstáculo para lasondas de radio y con los nuevos radioin-terferómetros ultrasensitivos esperamosencontrarlos. Aunque las cosas no siem-pre son lo que parecen, y puede que estanueva búsqueda también depare sorpre-sas...

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el “Moby Dick” de...

HH30: El jet queno tenía cabeza

...Guillem Anglada(IAA)Guillem Anglada nació en Ciutadella (Menorca). Se doctoróen Ciencias Físicas en la Universidad de Barcelona en 1989.Ha sido Profesor Titular interino en la Universidad deBarcelona, Investigador Titular B en la UNAM y VisitingScientist en el Harvard-Smithsonian Center forAstrophysics. Actualmente es Investigador Científico delCSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía.

HH30 visto por el NOT y por el telescopio espacial Hubble.

En junio de 1971, un pequeño grupo de hom-bres se interna en lo más profundo e inexplo-rado de la jungla de la isla filipina deMindanao. Comanda el grupo el controvertidoManuel Elizalde Jr., perteneciente a una de lasfamilias más adineradas de Filipinas, educadoen Harvard y con fama de iconoclasta.Elizalde ocupa la jefatura de la PANAMIN, laagencia creada por él mismo bajo el aus-picio de presidente Ferdinand Marcospara proteger a las minorías étnicas yculturales de las islas. El equipo lleva tiempo persiguiendoentre la selva un rumor, algo que uncazador mencionó en una ocasión aElizalde: la existencia en plena jungla deuna tribu muy primitiva, aislada, sinapenas contacto alguno con el exteriordesde hace miles de años.Elizalde y su grupo cumplen su objetivoy encuentran lo que tan ansiosamentebuscaban: un pequeño grupo de hom-bres, mujeres y niños, que se cubren conhojas, duermen en cuevas, se alimentanexclusivamente de lo que les ofrece elbosque y practican un dialecto descono-cido incluso para las aldeas vecinas. Sonlos tasaday.El descubrimiento de los tasaday consti-tuye un verdadero bombazo. Los antro-pólogos están absolutamente fascinadoscon ellos: no practican la agricultura, sudialecto es desconocido y además noconocen el tabaco, un test que se utilizapara medir el asilamiento de una tribu.Es como si el tiempo se hubiera conge-lado en plena edad de piedra.Una tribu sin contacto con el resto de lahumanidad, que creía que su bosque era todoel universo existente y ellos sus únicos pobla-dores, y cuyo lenguaje no incluye palabraspara el concepto de guerra o violencia. Es elidealismo de lo natural, de la pureza, es eledén encontrado... y Elizalde es su protector yasí se encarga de mostrárselo al mundo.Se sucede una avalancha de visitas de antropó-logos, periodistas y curiosos. Los tasaday apa-recen en todos los medios, son protagonistasde numerosos documentales e incluso portadadel National Geographic. Celebridades comoCharles Lindberg o Gina Lollobrigida los visi-tan como si de una exhibición de feria se tra-tara. Y Elizalde aparece como el gran héroe. Sin

embargo, pronto surgen las primeras dudas:¿dónde están los huesos de sus muertos quesupuestamente abandonan en el bosque?¿porqué no hay basura en sus cuevas acumuladadurante siglos?¿cómo explicar su superviven-cia con una dieta tan extremadamente baja encalorías?¿cómo justificar la ausencia de enfer-medades propias de la endogamia?¿cómo esposible asumir su aislamiento si apenas a treshoras de distancia a pie existe un poblaciónrural grande?

Un aislamiento forzosoLos antropólogos piden al gobierno mástiempo para investigar, pero Elizalde, supues-tamente en aras de la preservación de los tasa-day, decide crear una zona reservada alrede-dor de ellos que cerca con un muro y con lavigilancia de soldados armados. Expulsa a losantropólogos y periodistas, prohíbe las visitasy somete a los tasaday a un nuevo y muchomás duro aislamiento del que han vividonunca.Y así permanecen una década, hasta que en1986 el gobierno del matrimonio Marcos caederrocado. Ese mismo año, el antropólogo yreportero suizo Oswal Iten y el reportero fili-pino Joey Lozano se adentran en la jungla

para ver qué ha ocurrido con los tasaday. Y no dan crédito a lo que ven. Los tasaday noviven en cuevas ni visten taparrabos de hojas.Al contrario, habitan chozas y visten convaqueros y camisetas: ¿dónde está la tribu deledén perdido? Para colmo, algunos tasaday confiesan habersido pagados por Elizalde para vestir comoindígenas primitivos y posar ante periodistas yantropólogos cuando realmente eran miembrosde aldeas cercanas.

El escándalo era mayúsculo. Paramuchos, el hallazgo de los tasaday habíasido un plan del inefable y totalitariogobierno de Ferdinand Marcos paraensalzar el prestigio de Filipinas, yElizalde había sido su ejecutor. El edénera un fraude. Elizalde, exiliado desde 1983 en CostaRica, monta en cólera y comienza unacampaña a favor de los tasaday. Inclusohace que algunos de sus miembros sedesplacen para que demandaran a todoinvestigador que se atreviera a defenderla idea de fraude: ¡la primera tribu pri-mitiva que impone un pleito por difama-ción!Sin embargo, algunos científicoscomienzan a encontrar pruebas a favorde la veracidad de los tasaday. El semió-logo Lawrence Reid, tras convivir conellos durante largos periodos, demuestraque el dialecto tasaday no solo es dife-rente a los de alrededor, sino que man-tiene raíces comunes con el que sehablaba en el valle de Kulaman enManobo desde hacía ciento cincuentaaños. Para Reid, los tasaday se separa-ron de esta comunidad hacía cerca dedoscientos años y habían permanecidorealmente aislados desde entonces.

Y, para mayor controversia, los tasaday quehabían confesado el fraude rectifican y asegu-ran esta vez que les habían presionado paradecir que todo era falso cuando no era así, ytodo a cambio de tabaco y ropas. Y no era algo de extrañar. En aquellos años elnuevo gobierno filipino se había embarcado enuna campaña de demonización de todo lo queel gobierno de Marcos había hecho anterior-mente, y los tasaday habían sido una de lasjoyas de la corona. Actualmente se piensa que los tasaday no sonun tribu de la edad de piedra, pero sí gentemuy primitiva y aislada, que vivían muy cercade la naturaleza, en su edén particular, hastaque fueron descubiertos.

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POR EMILIO J. GARCÍA (IAA)

La controvertida historia de los tasadayHHISTORIASCIENCIA EN

Portada del suplemento dominical de ABC de 1973 queprotagonizó la tribu de los tasaday.

u Los agujeros negros continúanfascinándonos y sorprendiéndonos,por más que se hable ellos. Los des-cubrimientos astronómicos relaciona-dos son muy frecuentes y suelentener un impacto importante tanto enla comunidad científica como entre elpúblico general a través de losmedios de comunicación. Entre estosresultados cabe destacar tres deespecial relevancia, obtenidos en losúltimos veinticinco años :1) Nuestra galaxia, la Vía Láctea, con-tiene un agujero negro supermasivo*en su centro, con una masa equiva-lente a unos cuatro millones de soles.2) Muchas galaxias contienen aguje-ros negros supermasivos en el centro.3) La masa del agujero negro estáíntimamente relacionada con ciertaspropiedades de la galaxia que loalberga, como la luminosidad, lamasa y la forma en que se muevenlas estrellas. Los tres resultados tienen una impli-

cación importante: los agujerosnegros supermasivos parecen jugarun papel fundamental en la formacióny la evolución de las galaxias. Hastahace poco estos entes astronómicos(o más bien sus efectos) eran estudia-dos por una comunidad científicareducida en el contexto particular delas galaxias activas, es decir, galaxiasdonde el agujero negro central estásiendo alimentado y presenta signosde una actividad frenética, en contra-posición a la mayoría de las galaxias,como la nuestra, donde el agujeronegro se halla latente. Las cosas hancambiado: los agujeros negros super-masivos deben ser tenidos en cuentaen cualquier teoría y estudio observa-cional que trate de explicar cómo seforman y evolucionan la mayoría delas galaxias. En septiembre de 2014 un equipo deinvestigadores de la Universidad deUtah (EEUU) publicó un trabajo conresultados en principio desconcertan-

tes: el hallazgo de un agujero negrogigantesco en un lugar bastanteimprobable, el centro de una de lasgalaxias más diminutas conocidas. Se trata de una galaxia muy pequeñay compacta llamada M60-UCD1. Sudiámetro, unos trescientos años luz,es trescientas treinta veces menorque el de la Vía Láctea. En estepequeño volumen se aglomeranciento cuarenta millones de estrellas.Comparando con los más de cien milmillones de la Vía Láctea, M60-UCD1es, pues, diminuta.

Los autores estudiaron cómo semueven las estrellas en la zona másinterna y midieron la asombrosavelocidad de 400.000 kilómetros porhora. Esto implica la existencia de unobjeto de masa enorme, equivalentea unos veintiún millones de soles, enun volumen tan pequeño que laexplicación más razonable apunta aun agujero negro supermasivo. M60-UCD1 pasó a formar parte de lagalería de galaxias famosas, al con-vertirse en la galaxia más pequeñaconocida con un agujero negrosupermasivo. Pero las sorpresas no habían termi-nado, pues la masa medida resultóser mucho mayor de lo esperado.Para muchas galaxias se cumple laregla de que, cuanto mayor es lamasa de todas las estrellas que con-tienen, mayor es la del agujero negrocentral. Así, esperaríamos que M60-UCD1, mucho menos masiva que laVía Láctea, contuviera un agujeronegro también mucho menor. Sinembargo no es el caso. En la VíaLáctea el agujero negro tiene unamasa aproximadamente una diezmi-lésima parte (0.01%) de la masa delas estrellas, mientras que en M60-UCD1 es el 15%. En lugar de vein-tiún millones, esperaríamos unamasa de un millón y medio de soles.

¿Por qué una galaxiadiminuta tiene una agujeronegro gigante?Los autores proponen que en elpasado M60-UCD1 tenía más masaque en la actualidad. Pero hace unosdiez mil millones de años chocó conla galaxia vecina M60, mucho mayor,lo que provocó su desgarro. M60 learrebató un gran parte de las estre-llas y la materia oscura en las zonasmás externas y vulnerables. M60-UCD1 quedó de este modoconvertida en la galaxia diminuta ycompacta que vemos hoy, pero con-servó el gran agujero negro central.El futuro de M60-UCD1 no es nadahalagüeño. Los investigadores creenque podría fusionarse completa-mente con M60. Esta alberga su pro-pio agujero negro monstruoso (másde mil veces mayor que el de nues-tra Vía Láctea) que, así mismo, fago-citará el que habita en el centro deM60-UCD1.Montserrat Villar (CAB, CSIC-INTA)

Un objeto exótico en unlugar inesperado

Observaciones de lagalaxia enanaultracompacta M60-UCD1 han revelado laexistencia de unagujero negrosupermasivo en sunúcleo

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Actualidad

Arriba, imagen del telescopio espacialHubble de la galaxia elíptica Messier 60,que mide unos 120.000 años luz y con-tiene unos cuatrocientos miles de millo-nes de estrellas. El recuadro señala laposición de M60-UDC1, que orbita entorno a ella. (NASA, ESA and A. Seth -University of Utah, USA-) Debajo, concepción artística del agujeronegro supermasivo en M60-UDC1(NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon -STScI-).

*El término supermasivo se refiere a los agujeros negros más grandes, es decir aquellos que existen en el centro de muchas galaxias. Pueden tener una masa equivalente a unmillón de soles y hasta más de mil millones de soles.

u La misión Rosetta (ESA), queviaja hacia las regiones internas delSistema Solar en órbita en torno alcometa 67P, está produciendo losmejores datos jamás obtenidossobre un núcleo cometario. Unosdatos que han permitido determinarpor primera vez de forma directa sudensidad, caracterizar en detalle lasdiferentes regiones de su superficieo estudiar cómo se desencadena laactividad que genera la envoltura (ocoma) y las colas de los cometas. Investigadores del CSIC en elInstituto de Astrofísica de Andalucíay en el Centro de Astrobiología parti-cipan en tres de los artículos, queanalizan la estructura y actividad delcometa, su diversidad morfológica ylas características del polvo de suenvoltura a partir de datos de lacámara OSIRIS y del instrumentoGIADA. Los artículos también cuen-tan con la participación del InstitutoNacional de Técnica Aeroespacial. “Los cometas pueden ayudarnos aentender la formación del SistemaSolar o la procedencia del aguaterrestre, pero antes debemos con-testar a preguntas fundamentalessobre estos cuerpos cuyas respues-tas solo podíamos hallar yendo auno, ya que cuando comienza la acti-vidad y podemos observarlo desdetierra el núcleo deja de ser accesibleal ocultarse tras la coma”, apuntaPedro J. Gutiérrez, investigador delInstituto de Astrofísica de Andalucíaque participa en la misión. Una de esas cuestiones fundamen-tales es la estructura interna de losnúcleos cometarios, que requiereconocer su densidad, una magnitudque hasta ahora solo se conocía porestimaciones indirectas. La misión

Rosetta ha logrado determinar deforma directa la densidad de 67P, uncuerpo la mitad de denso que elagua y que, dado su tamaño, debede estar vacío en un 80%. “Ahora debemos resolver si esevacío se debe a poros a escalamicrométrica o si se trata de grandeshuecos, una cuestión que enlaza conla formación de los cometas y quenos permitirá determinar si se tratade cuerpos verdaderamente primige-nios en la formación del SistemaSolar”, señala Luisa M. Lara, investi-gadora del IAA y miembro del equipoOSIRIS, el sistema óptico a bordo deRosetta.

Una forma nunca vistaLas imágenes de OSIRIS han permi-tido analizar en detalle la forma de67P, cuya estructura bilobulada, querecuerda a un patito de goma, podríadeberse a que el cometa surgió porla fusión de dos objetos o que, por elcontrario, la región entre los lóbulos(también conocida como el “cuello”del cometa) es producto de la ero-sión. Los primeros resultados dejanaún abierta esta cuestión, que seresolverá con los datos que Rosettaobtenga a lo largo del próximo año. La resolución de OSIRIS, quealcanza detalles de pocas decenasde centímetros, ha desvelado unavariedad morfológica inesperada a lolargo de la superficie de 67P. Hastala fecha, y a falta de imágenes preci-sas de algunas zonas del hemisferiosur, se han clasificado diecinueveregiones distintas en el núcleo delcometa. Estas regiones, que recibennombres de la mitología egipcia, seagrupan en cinco categorías bási-cas: terrenos cubiertos de polvo,material frágil con fosas y estructurascirculares, grandes depresiones,superficies lisas y zonas de materialconsolidado. “La compleja morfología de 67Papunta a la existencia de distintosprocesos que modelan la superficie:observamos regiones fracturadas,estructuras similares a dunas queparecen resultado del transporte depolvo, o zonas, como Aten, que pare-

cen el producto de grandes pérdidasrepentinas de material”, indicaRafael Rodrigo, investigador delCentro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) que participa en la misión. Una complejidad extraordinaria paraun cuerpo de apenas cuatro kilóme-tros de longitud que, en general, sedebe a los episodios de actividadacontecidos durante sus anterioresacercamientos al Sol.

Actividad antes de loprevistoLa actividad cometaria, que se pro-duce cuando los cometas se acercanal Sol, sus hielos subliman y se liberael polvo, es la responsable de que elnúcleo de los cometas -un cuerposimilar a una bola de nieve sucia-adquiera la apariencia característicade estos objetos y despliegue lacoma y las colas.Y la misión Rosetta, que seguirá esatransformación en el cometa 67Pdesde un punto de vista privilegiado,también ha producido sorpresas aeste respecto, al mostrar indicios deactividad a más de seiscientos millo-nes de kilómetros del Sol (más decuatro veces la distancia entre la

Rosetta aporta la visión más precisa ycompleta nunca obtenida de un cometaLa revista Science hapublicado un númeroespecial sobre loshallazgos de la misiónRosetta, en órbita entorno al cometa 67PChuryumov-Gerasimenko desdeagosto de 2014

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Arriba: cartografiado del cometa.Debajo: detalle del núcleo de 67P.Fuente: ESA/Rosetta/MPS for OSIRISTeam MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

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Tierra y el Sol), una distancia muchomayor de lo esperado. Hasta lafecha, la actividad de 67P procedesobre todo del cuello del cometa,donde se han observado distintoschorros de polvo, aunque también sehan hallado puntos de actividadmenores en los lóbulos. El análisis del polvo llevado a cabopor el instrumento GIADA ha permi-tido distinguir, además de las partí-culas expulsadas a través de loschorros, una nube de partículas quegira en torno al núcleo. Además, seha calculado la proporción entrepolvo y hielo, que en los modelossuele distribuirse a partes iguales, yse ha hallado una proporción de

polvo significativamente mayor, deentre dos y seis veces superior a lade hielo. “Las medidas tomadas por GIADA, auna distancia que triplica la de laTierra al Sol y donde la actividad delcometa es muy baja, nos handemostrado el perfecto funciona-miento del instrumento y permitenesperar unos resultados magníficosa partir de ahora, cuando el cometaaumente su actividad y, por tanto, laemisión de partículas”, concluyeJosé Juan López Moreno, investiga-dor del IAA-CSIC que participó en eldesarrollo del instrumento.

Silbia López de Lacalle (IAA)

u Gracias a la espectroscopíahemos conocido la composición delSol o la expansión del universo, y supotencial para la obtención de resul-tados revolucionarios ha motivado labúsqueda de métodos de calibra-ción de alta precisión para losespectrógrafos. Y el “peine de fre-cuencias ópticas” o “peine de luz” sepresenta como la opción más pro-metedora. Investigadores delInstituto Leibniz de Astrofísica enPostdam (AIP) y el centro alemáninnoFSPEC han desarrollado unprototipo que ha sido probado conéxito en el Observatorio de CalarAlto (CAHA).La espectroscopía descompone laluz de los objetos celestes en unpatrón de líneas que corresponden alos elementos químicos que compo-nen el objeto. Y para analizar esaslíneas es necesario calibrar elespectrógrafo empleando unafuente de luz conocida, como las

lámparas de helio o neón. Sinembargo, estas fuentes de luz plan-teaban problemas de precisión.“El peine de luz se obtiene mediantela superposición de haces de luzláser y, en lugar de generar unespectro continuo, como un arcoiris,el resultado muestra líneas de dife-rentes colores separadas por inter-valos negros y regulares, de ahí elnombre”, apunta Jose Boggio,

investigador de innoFSPEC respon-sable del proyecto.La técnica se conoce desde 2005,año en el que dos investigadoresestadounidenses y uno alemánrecibieron el premio Nobel por sudesarrollo. “Esta tecnología eraprácticamente inaccesible hastahace poco, por compleja y costosa,pero innoFSPEC ha conseguidosimplificarlo y adecuarlo a los

requerimientos de la observaciónastronómica, lo que sin dudasupondrá un hito en los estudiosespectroscópicos”, asegura JesúsAceituno, vicedirector delObservatorio de Calar Alto (CAHA).Tras su desarrollo en las instalacio-nes de innoFSPEC, el peine de luzse probó en una campaña de obser-vación con el espectrógrafo PMASinstalado en el telescopio de 3,5metros del Observatorio de CalarAlto. Según Roger Haynes, jefe delgrupo de investigación deinnoFSPEC, su éxito supone unnuevo estándar en precisión de losdatos astronómicos.“El peine de luz es como una reglade medir óptica, mucho más establey regular que las lámparas conven-cionales -señala Andreas Kelz,investigador del AIP participante enel proyecto-. Gracias a este método,podremos determinar la velocidadde rotación de las galaxias o la com-posición química de las estrellas conuna precisión inigualable”.El Observatorio AstronómicoHispano-Alemán de Calar Alto estásituado en la Sierra de Los Filabres,norte de Almería (Andalucía,España). Es operado conjuntamentepor el Instituto Max-Planck deAstronomía en Heidelberg,Alemania, y el Instituto de Astrofísicade Andalucía (CSIC) en Granada,España. Calar Alto proporciona trestelescopios con aperturas de 1.23m,2.2m y 3.5m. Un telescopio de 1.5m,también localizado en la montaña,es operado bajo el control delObservatorio de Madrid.

El Observatorio deCalar Alto (CAHA)acoge un innovadorinstrumento ópticodesarrollado por elInstituto Leibniz deAstrofísica (AIP) y elcentro innoFSPEC

Un peine de luz paraconocer el universo

Comparación delespectro del peine deluz (arriba) con el deuna lámpara de neónque muestra las ven-tajas del primero alproducir más líneasde emisión y másregulares que la lám-para convencional.Izda: telescopio de3,5 metros del obser-vatorio de Calar Alto.

Chorros de polvo emergiendo del núcleo del cometa. Fuente: ESA/Rosetta/MPS forOSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

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u La misión Solar Orbiter (ESA)presenta varias característicasextraordinarias: a diferencia de lamayoría de los vehículos espacia-les, que se sitúan en órbita en tornoa la Tierra, Solar Orbiter girará entorno al Sol en una órbita con unadistancia mínima al astro similar a lade Mercurio, lo que le proveerá deuna perspectiva única y le permitiráobservar los polos del Sol. Además,sus instrumentos tomarán medidaslocales y remotas, lo que aportará laprimera visión completa tanto de lafísica solar como de la heliosférica.El instrumento SO/PHI, colideradopor el Instituto de Astrofísica deAndalucía (IAA-CSIC), es el mayor yquizá el más complejo a bordo de lanave. La misión, cuyo lanzamiento estáprevisto para julio de 2017, trazarácinco órbitas en torno al Sol en dosaños y medio. “La mecánica orbitalque acercará la nave a las proximi-

dades del Sol es compleja y bellí-sima: se basa en sucesivas asisten-cias gravitatorias de la Tierra yVenus, e irá elevando el plano orbi-tal de modo que podamos acceder alas latitudes altas del Sol y obtenerla primera vista de calidad delcampo magnético de los polos”,apunta Jose Carlos del Toro Iniesta,astrónomo del IAA y coinvestigadorprincipal del instrumento SO/PHI.

SO/PHI: el campomagnético al detalleEl objetivo del instrumento SO/PHIreside en la realización de un carto-grafiado preciso del campo magné-tico solar, responsable de práctica-mente todos los fenómenos queobservamos en el Sol, como lasmanchas, las tormentas solares o elviento solar (un flujo continuo departículas eléctricamente cargadasque emanan del Sol y viajan por elespacio interplanetario). SO/PHI

medirá también la velocidad delplasma en la fotosfera, la capa másinterna de la atmósfera del Sol, y ori-gen del viento solar. SO/PHI es heredero del instrumentoIMaX, diseñado en España para lamisión SUNRISE, y constituye elinstrumento más pesado y que másenergía consume de Solar Orbiter(treinta kilogramos y treinta vatios).El instrumento, que incluye dostelescopios, se ha diseñado para latoma de imágenes, la polarimetría yla espectroscopía. “Hará todo lo quese puede hacer en astronomía conla luz”, destaca Del Toro (IAA-CSIC).SO/PHI resulta además singularporque, en lugar de enviar los datosoriginales, hará la ciencia a bordo:un dispositivo diseñado en el IAA-CSIC, con una velocidad equiva-lente a unos cincuenta ordenadorestrabajando en paralelo, convertiráesas medidas en mapas de las mag-nitudes físicas solares; las primeras

se destruirán para liberar memoria ylos segundos se enviarán a tierra. “Nunca un instrumento espacial hatrabajado así” -apunta Jose Carlosdel Toro (IAA-CSIC)-. Se trata de unriesgo que no se quiere asumir, peroera el único modo. La distancia a laque se hallará la nave reduce elenvío de datos a un mega por día, yhay que distribuirlo entre los diezinstrumentos. En los periodos deobservación SO/PHI generará unostrescientos veinte gigas por minuto,de modo que la única forma dehacer viable el instrumento consistíaen analizar la información en vuelo”.SO/PHI está siendo desarrollado porun consorcio internacional (45%Alemania, 40% España, 10%Francia y el resto otros países). Lacoordinación de la parte española selleva a cabo desde el Instituto deAstrofísica de Andalucía, y partici-pan también el Instituto deAstrofísica de Canarias (IAC), elInstituto Nacional de TécnicaAeroespacial (INTA) y las universi-dades de Valencia, de Barcelona yla Politécnica de Madrid.

Solar Orbiter: aportaciones científicasLa misión Solar Orbiter se aleja desus predecesoras porque acometeráel estudio conjunto de la física solary del medio interplanetario: obser-vará cómo influye el Sol en suentorno y cuál es el origen de esainfluencia. La misión seguirá unaórbita elíptica en torno al Sol y en laventana de máximo acercamientocorrotará con él, lo que permitirá unacomprensión sin igual de las estruc-turas solares al combinar gran reso-lución y continuidad temporal. Además, proporcionará la primeravisión de calidad del campo magné-tico polar, fundamental para enten-der el cambio de polaridad magné-tica que tiene lugar en el Sol cadaonce años y cuyo funcionamiento sedesconoce. Finalmente, la misiónempleará la técnica de la heliosis-mología para conocer qué ocurre enel interior del Sol.

Silbia López de Lacalle (IAA)

Solar Orbiter (ESA) se situará en órbita en torno al Sol para estudiar,gracias a sus instrumentos de medida local y sondeo remoto, tanto lafísica solar como la influencia del Sol en el medio interplanetario

Un instrumento coliderado por el IAA girará entorno al Sol a bordo de la misión Solar Orbiter

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u El proyecto GLORIA (GLObalRobotic telescope Intelligent Array fore-science) ya brinda a internautas laposibilidad de estudiar el cielo desdeobservatorios profesionales. Al teles-copio de observación solar y los cuatronocturnos de observación en tiemporeal que ya estaban en funciona-miento, se suman ahora ocho nuevostelescopios nocturnos de observaciónprogramada por colas pertenecientesa la red, ya completamente operativa.“GLORIA (http://gloria-project.eu) está

superando el reto de construir la pri-mera red mundial de telescopios deacceso libre, que permitirá a cualquierusuario producir conocimiento cientí-fico”, destaca Alberto Castro-Tirado,investigador del Instituto de Astrofísicade Andalucía (IAA-CSIC) y científicoresponsable del proyecto. GLORIA, que arrancó en octubre de2011, atraviesa su ecuador con la acti-vación, en modo de observacióndirecta en tiempo real, de cuatro teles-copios situados en España, uno en la

República Checa y otro en NuevaZelanda. A lo largo de las próximassemanas se irán abriendo los telesco-pios restantes, y en marzo la red com-pleta estará operativa. El proyecto se fundamenta en la filoso-fía de inteligencia colectiva: cuantosmás ojos miren al cielo, más se podráaprender de él. Los usuarios podráninvestigar sobre los experimentos pro-puestos, que incluyen el estudio de laactividad solar y la detección y caracte-rización de exoplanetas y asteroides,entre otros, o proponer sus propiaslíneas de investigación. Y podránhacerlo bien programando observacio-nes y solicitando tiempo en los telesco-pios o bien empleando la base de

datos GLORIA o la del ObservatorioVirtual Europeo. La red ofrece también el software librey la metodología para que cualquierapueda robotizar su telescopio y conec-tarlo a la red, de modo que un únicoportal web agrupará numerosos teles-copios a lo largo del globo. Finalmente, el proyecto hace especialhincapié en la divulgación y estádesarrollando actividades paradespertar el interés por la astronomía,sobre todo entre los jóvenes y losniños. La amplia red de telescopios ysu localización en los dos hemisferiosya ha permitido la retransmisión deeventos como el tránsito de Venus de2012, el eclipse total de Sol de 2013 oel eclipse de luna del 15 de abril de2014 desde distintas localizaciones,como Tenerife y Cuzco (Perú).GLORIA es un proyecto de tres añosfinanciado por el Séptimo ProgramaMarco de la Unión Europea. Comenzóen octubre de 2011 e implica a treceinstituciones de ocho países y estáliderado por España, donde participanla Universidad Politécnica de Madrid(UPM), el Instituto de Astrofísica deAndalucía del Consejo Superior deInvestigaciones Científicas (IAA-CSIC), el Instituto de Astrofísica deCanarias (IAC), la Universidad deMálaga (UMA), y el Instituto Nacionalde Técnica Aeroespacial a través delCentro de Astrobiología (CAB/INTA-CSIC).

El proyecto GLORIA pone a disposición delos internautas trece telescopios robóticosdistribuidos en tres continentes

GLORIA, que cuenta con licencias copyleftpara la libre distribución de sus contenidos ymateriales, se engloba en el programa CienciaCiudadana de la Unión Europea

El "fantasma de Júpiter", visto por XMM y Hubbleu Las nebulosas planetarias, objetos que resultan de la muerte de una estrella de baja masa, recibieron su nom-bre por su apariencia redondeaba, similar a la de los planetas. Y el caso de NGC 3242 resulta especialmente sin-gular porque recibió el curioso apodo de "el Fantasma de Júpiter" dado que cubre en el cielo una región equivalentea la del planeta Júpiter.La imagen muestra cómo los intensos vientos liberados por la estrella moribunda, la enana blanca central, dan formaa la estructura de doble concha de la nebulosa. El resplandor azul de la burbuja interior representa la emisión derayos X producida por gas caliente, cuya temperatura asciende hasta los dos millones de grados debido al choquede los vientos estelares (con ráfagas de unos 2.400 kilómetros por segundo) con el gas que circunda la estrella. El color verde representa concentraciones más frías de gas observadas en luz óptica a través de la emisión de oxí-geno, y revela el borde interno del cascarón en contraste con el gas más difuso que compone la región externa. Lasdos estructuras en forma de llama, visibles en rojo en la parte superior derecha e inferior izquierda de la burbujainterior, son bolsas de gas aún más frío, visto también en luz óptica a través de la emisión de nitrógeno.

EN BREVE:

http://gloria-project.eu

u Hace unos tres millones deaños, cientos de estrellas se forma-ron a partir de una densa nube depolvo y gas en la constelación deOrión (“el Cazador”). La estrella queatrajo la mayor parte de la masa fuesigma Orionis (sigma Ori), hoy lacuarta estrella más brillante delCinturón de Orión y la que ilumina lacélebre nebulosa Cabeza deCaballo. A la vez que sigma Orionis,se formó a su alrededor una grancantidad de estrellas de diferentesmasas, enanas marrones y planetasaislados (objetos con una masa simi-lar a la del planeta Júpiter, pero queflotan libres en el cúmulo estelar).Los objetos más pequeños delCinturón de Orión tienen diez milveces menos masa que sigmaOrionis.Conocer con qué frecuencia nacen yevolucionan las estrellas de bajamasa, las enanas marrones y losplanetas aislados, implica conocerprimero qué le ocurre a sus vecinosestelares de gran masa y azules.Con este objetivo, un equipo interna-cional de astrónomos liderado porlos investigadores españoles SergioSimón-Díaz (IAC/ULL), José AntonioCaballero (CAB, CSIC-INTA), yJavier Lorenzo (Universidad deAlicante), y con participación delInstituto de Astrofísica de Andalcía(IAA-CSIC), ha estudiado con detallela estrella múltiple sigma Orionis.Las estrellas de gran masa influyen,entre otras cosas, en nuestra propiacomposición química, en la distribu-ción espacial de las estrellas, en eldiseño de los brazos espirales en lasgalaxias o, curiosamente, en el

número de estrellas poco masivas.“Este último efecto -explica SergioSimón-Díaz, primer autor del artí-culo- se debe a que las estrellas debaja masa y las enanas marrones(objetos intermedios entre las estre-llas más pequeñas y los planetasmás grandes) son solo `las sobrasdel banquete´ de las estrellas degran masa”.La estrella sigma Orionis tiene tresmillones de años y es cinco vecesmás caliente que el Sol. Esta altí-sima temperatura hace que la estre-lla tenga un color azulado, en con-traste con las estrellas menos masi-vas, de color rojizo. “En 2011–recuerda José Antonio Caballero-demostramos que sigma Orionis esen realidad una estrella múltiple queconsta de seis estrellas azules enlugar de cinco como se pensabahasta entonces: dos de ellas sonestrellas de gran masa muy próxi-mas, que giran una alrededor de laotra con un período orbital de unos143 días. Una tercera estrella algomenos masiva orbita a unas cien uni-dades astronómicas (cien veces ladistancia media entre el Sol y laTierra) de las anteriores, con un perí-odo mucho más largo, de unos 157años. Finalmente, el cúmulo se com-pleta con otras tres estrellas ligera-

mente más frías y menos masivas,todo ello acompañado por numero-sos restos estelares”.Ahora, estos investigadores juntocon otros once colaboradores enEspaña, Alemania, Chile, EEUU,Bélgica y Hungría, han observado endetalle el trío central de estrellas(sigma Ori Aa, sigma Ori Ab y sigmaOri B) y han medido todos sus pará-metros físicos con una precisión sinprecedentes. “El período del par máscercano, de aproximadamente 143días, se ha podido determinar ahoracon un error de solo once minutos -señala Simón-Díaz-, lo que hace fac-tible programar observaciones espe-cíficas en ciertas fases, por ejemplo,con telescopios espaciales de rayosX en el periastro, es decir, el puntoen el que las dos estrellas centralestienen una separación menor”.

Estrellas “devoradoras”El estudio también ha permitidodeterminar de forma precisa lasmasas de las tres estrellas con dife-rentes métodos. “En total, la masadel trío supera las cuarenta masassolares”, subraya Simón-Díaz.“Estas determinaciones, junto conobservaciones interferométricas encurso, son una excelente entradapara los modelos teóricos que tratan

de explicar la estructura y el destinode esas ‘estrellas devoradoras’".“Hemos medido también –añadeCaballero- el número de fotones dealta energía emitidos por el trío en suconjunto. Esos fotones procedentesde sigma Orionis Aa, Ab y B son losque ‘peinan las crines’ de laNebulosa Cabeza de Caballo yanuncian el inicio de un nuevo ban-quete de estrellas de alta masa en laregión. En unos pocos millones deaños, cuando sigma Orionis Aa (yquizás Ab) explote como una super-nova y limpie la región vecina,seguirá existiendo una gran cantidadde estrellas más frías y pequeñas,además de unas pocas estrellasgrandes, masivas y muy calientes,que se encontrarán en ese momentoinmersas dentro de las nubes cerca-nas a la Nebulosa Cabeza deCaballo”. Y el ciclo de vida de lasestrellas continuará.

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A

Un estudio detalladosobre este sistemaestelar múltiple lideradopor astrofísicosespañoles ha permitidodeterminar el periodo,la masa y la emisión defotones de alta energíade las principalesestrellas del sistema

Se determinan las características de laestrella múltiple “sigma Orionis”

Composición de imágenes que muestra lalocalización del cúmulo de sigma Orionis,desde la constelación de Orión hasta elsistema triple sigma Ori Aa,Ab,B. Créditosdel fotomontaje: Gabriel Pérez (SMM,IAC) y Sergio Simón-Díaz (IAC/ULL), apartir de imágenes de Luis Chinarro (IAC,Orion + Teide), Daniel López / IAC (regióndel cinturón de Orión), Nigel Sharp(NOAO, NSF, AURA, nebulosa de laCabeza de Caballo).

Entonces… ¿la famosarevolución que va a traerla impresión 3D consisteen que dentro de poco

todos vamos a poder tener un mini-yo en nuestra mesilla de noche?¡No! Algo mucho más grande va aocurrir. O eso dicen algunos.Algunos otros pensamos que aalgunos de esos algunos se les va

la olla más que a Michio Kaku en elDragón Khan. He pensado variasformas de plantearos la preguntapara describir en qué consiste larevolución 3D, pero en todas mehacía spoiler a mí mismo, así quemejor os lo cuento en el próximonúmero. Por tanto, esta vez no hayopciones múltiples, solo una pre-gunta: ¿podréis esperar?

SALA limpiapor Miguel Abril (IAA)

El guano es caca. Pis.Todo junto, porque sonexcrementos de pája-ros, y los pájaros nodistinguen. Es una

porquería, sí, pero una porqueríamuy rica en nitrógeno, lo cual haceque sea muy útil como abono de loscampos y lo suficientemente valiosacomo para haber dado nombre auna guerra en el siglo XIX entrePerú, Bolivia y Chile (la guerra delguano y el salitre) y haber estado apunto de desencadenar otra entrePerú y Estados Unidos. A pesar deello, sigue siendo una guarrada, asíque de momento a nadie se le haocurrido usarlo como material debase para imprimir en 3D. “Haygente pa tó”, decía el torero, menospa esto, de momento. Las otras cua-tro opciones propuestas son ciertas.Los materiales usados más habi-tualmente para imprimir en 3D sondistintos tipos de plásticos y algunosmetales. La técnica para imprimir enplástico es sencilla: basta con fundirel material de un carrete e ir aplicán-dolo capa a capa siguiendo elpatrón digital generado por un pro-grama de diseño. Lógicamente, conlos metales como el titanio la cosase complica, porque no es posible

fundir el material y hacer que se soli-difique en contacto con el aire, comosucede con los plásticos. Pero esque el término “impresión 3D” esmucho más amplio de lo que habi-tualmente se cree, y engloba granvariedad de técnicas clasificadas encinco grupos, algunos con nombrestan chulos como “soldadura conrayo de electrones” o “fotopoli-merización”. Todas tienen encomún que se trata de técnicasaditivas, en contraste con lastécnicas sustractivas que sehan usado tradicionalmente, enlas que se parte de un bloquede material que se va desbas-tando y rebajando hasta llegara la pieza final. Las técnicasaditivas ofrecen dos ventajasprincipales. La primera, quepermiten mucha más flexibili-dad en el diseño, ya que no estánlimitadas por el alcance de lasherramientas. La segunda, que solose usa el material necesario para lapieza, sin tener que descartar elque se va eliminando en el procesode fabricación. Vamos, que soncomo los marranos: no se desapro-vecha nada. Pero aparte de plásti-cos y metales se usan muchosotros materiales. Escogimos la sal

para sembrar la confusión en la res-puesta (miles y miles de mensajesme han llegado al correo diciendoque la opción A era la falsa), perotambién se están fabricando yaobjetos con madera, papel, hormi-gón, nylon, acrílico o fibra de car-bono. La sal, en concreto, se usasobre todo para elementos dearquitectura y objetos de decora-ción. Aunque las imágenes que sepueden encontrar en la red son bas-tante deprimentes, como si el dise-ñador se hubiera quedado ancladoen los setenta, las posibilidades son

infinitas, puesto que el único límitees la imaginación. En construcciónse están utilizando, entre otros,cemento y hormigón, no solo parafabricar bloques de construcción,sino casas enteras con impresorasgigantes. Pero en lo que a materia-les respecta, tal vez la idea másretorcida sea la de imprimir comidausando… pues eso, pasta hechacon comida. Así que parece que, en

poco tiempo… ¡podremos comersin ningún remordimiento hambur-guesas con forma de lechuga! Sinembargo, en el contexto de estanuestra revista favorita tal vez lamás interesante sea la opción B:imprimir con polvo lunar. Como eslógico, no es una técnica que seuse habitualmente, pero es unaidea que parece completamenteviable (de hecho, la NASA ha apos-tado fuertemente por ella) y queaportaría indudables beneficios enla exploración espacial. Ahora queparece que se ha despertado de

nuevo el interés por viajar anuestro satélite y que se haemprendido de una vez portodas el proyecto de llegar aMarte, la impresión 3D conmaterial autóctono permitiríaconstruir módulos de vivienda,pistas de alunizaje o amartizaje,calzadas y casi todo el resto deinfraestructuras necesarias sinnecesidad de transportar todoslos materiales desde la Tierra,con el consiguiente ahorro encoste y en tiempo. Fascinante,

¿verdad? Bueno, pues he dejado lomejor para el final: ya está alalcance de cualquiera imprimir unafigura de acción a su imagen ysemejanza. Basta con realizar unascuantas fotos con el móvil y proce-sarlas mediante una simple aplica-ción, por ejemplo el programa 123DCatch. Ahora sí que podemos gri-tarlo a los cuatro vientos: ¡el futuroya ha llegado!

la respuesta:¿Cuál de estos materiales no se usa para imprimir en 3D?A. SalB. Polvo lunarC. CementoD. GuanoE. Titanio

Howard Wolowitz, de la serie The Big Bang Theory, con su mini-yo creado con unaimpresora 3D.

la pregunta:

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Apenas treinta años después de su des-cubrimiento, los astrónomos han conse-guido desarrollar una teoría para com-prender los fenómenos físicos extremosque ocurren en las LIRGs. Sin embargo,en ciencia ocurre con frecuencia quecada vez que se desvela un pequeño mis-terio aparecen muchos nuevos interro-gantes. Y las LIRGs no son una excep-ción.Aunque hemos identificado los dos pro-cesos principales que producen la energíaen estas galaxias, los brotes de forma-ción estelar y los AGN, en realidad estáninterrelacionados. Algunos estudios

apuntan a procesos de retroalimentacióna través de chorros, vientos estelares yeyecciones de materia. Sin embargo, bajociertas circunstancias, estos mismosfenómenos podrían ser también respon-sables de todo lo contrario, es decir, pro-cesos de extinción en la formación este-lar. Comprender estos mecanismos esuno de los principales campos abiertos enel estudio de las LIRGs.Por otro lado, a pesar de que el modeloevolutivo es sólido en términos generalesy está apoyado por simulaciones numéri-cas por ordenador, hay observacionesrecientes que ponen a prueba estemodelo. Así, conocemos LIRGs en etapasevolutivas tempranas cuya luminosidadestá, sin embago, dominada por el AGN.

Y también a la inversa: galaxias total-mente fusionadas que siguen dominadaspor la formación estelar.Finalmente, aunque hemos observado endetalle un número significativo de LIRGsen nuestra vecindad galáctica, la inmensamayoría se encuentra a distancias cos-mológicas, donde los procesos físicospodrían ser diferentes y donde nuestrasobservaciones aún no han sido capacesde darnos respuestas definitivas.Afortunadamente, nuevos instrumentosy telescopios están comenzando a arro-jar luz sobre estos interrogantes, colo-cando nuevas piezas de un puzle que,por otra parte y por suerte para losamantes de los rompecabezas, es cadadía un poco más grande.

CIENCIA: PILARES EINCERTIDUMBRES

POR RUBÉN HERRERO-ILLANA

(IAA-CSIC)

Incertidumbres

En 1983, con el lanzamiento del telescopioespacial infrarrojo IRAS, se descubrió unnuevo tipo de galaxias que brillaban, en elrango infrarrojo del espectro, cientos eincluso miles de veces más que el resto degalaxias conocidas. Las teorías existenteshasta ese momento no eran capaces deexplicar unas luminosidades tan extremas.Hoy conocemos con bastante detalle quéson y qué sucede en estas fuentes, deno-minadas galaxias luminosas en el infra-rrojo, o LIRGs. Sabemos, por ejemplo, quetienen enormes cantidades tanto de gasmolecular, material a partir del que se for-man nuevas estrellas, como de polvo inte-restelar. Es precisamente este polvo elque, tras calentarse, reemite su energía enel infrarrojo (de forma análoga a cuandomiramos un cuerpo humano a través deuna cámara térmica). Pero... ¿qué meca-nismo calienta todo ese polvo? La primeraimagen que nos viene a la cabeza cuandopensamos en una galaxia es la de unavasta colección de estrellas, unas vecesformando majestuosos brazos espirales yotras en un gigantesco enjambre elíptico,

que esperan su final lenta y pacíficamente.Sin embargo, la mayoría de las LIRGs nose parece en nada a esa tranquila escena.Por una parte, cambios en la dinámica delgas molecular presente en estas galaxiasproducen violentos brotes de formaciónestelar, que son episodios relativamenterepentinos en los que el ritmo al que se for-man nuevas estrellas es muy elevado.Tanto la radiación proveniente de las nue-vas estrellas como las explosiones de lasmás masivas al llegar al final de su vida(supernovas) calientan intensamente elpolvo interestelar.Por otra parte, en algunas de estas gala-xias existe lo que se llama un núcleoactivo de galaxia, o AGN por sus siglas eninglés. Los AGN son la manifestación deun agujero negro supermasivo que seencuentra en las regiones centrales de lasgalaxias y que absorbe con fuerza todo elgas que se acerca, formando a su alrede-dor, a modo de torbellino, un disco de gasque por pura fricción alcanza temperaturaselevadísimas y calienta el polvo circun-dante. Tal es la violencia de estos fenóme-nos que hasta en la literatura científica seles llegó a aplicar el término de “monstruoscósmicos”.

Pero, ¿por qué es importante comprenderla física de las LIRGs? Muchas de estasgalaxias son en realidad el producto deinteracciones, colisiones y fusiones deotras galaxias menores. En este sentido,podemos ver las LIRGs como una faseclave en la evolución de “pequeñas” gala-xias espirales en su proceso de conver-tirse en enormes galaxias elípticas. Alobservar un gran número de estos obje-tos, cada uno en una etapa evolutiva, loque estamos viendo en realidad son dife-rentes fotogramas de una película quetenemos que ordenar. Según estemodelo, la interacción entre galaxias dis-para los brotes de formación estelar, queserían el mecanismo dominante durantelas fases iniciales del proceso de fusión,mientras que en una etapa más avanzadasería el disco de acrecimiento alrededordel agujero negro central el motor princi-pal de las LIRGs.Ordenar las escenas de esta película nossirve tanto para entender mejor todos losprocesos intermedios como para sabercómo evolucionó el universo hasta con-vertirse en lo que es hoy y qué ocurrirá enel futuro, incluyendo el destino de nuestraVía Láctea.

Pilares científicos

GALAXIAS LUMINOSAS EN EL INFRARROJO

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Imagen de fondo: la galaxia ultraluminosa enel infrarrojo IRAS 22491-1808Fuente: ESA/Hubble & NASA

El IAA organiza mensualmente charlas de divulgación astronómica para estudiantes, a petición delos colegios interesados. Pueden obtener más información en la página Web del instituto o con-tactando con Emilio J. García (Tel.: 958 12 13 11; e-mail: garcia@iaa.es).

CHARLAS DIVULGATIVAS PARA COLEGIOS

El Radioscopio es un programa de divulgación científica realizadoy producido desde Canal Sur Radio en colaboración con el Institutode Astrofísica de Andalucía. Presentado y dirigido por Susana Escudero (RTVA) y Emilio J. García (IAA), este programa aborda la divul-gación de la ciencia con humor y desde una perspectiva original y rigurosa.

R E C O M E N D A D O S

h t t p : / / r a d i o s c o p i o . i a a . e s

luz.ia

a.es

DECONSTRUYENDO LA LUZ

“DECONSTRUYENDO LA LUZ” es un proyecto audiovisual con el que el IAA-CSIC celebrará el Año Internacional de la Luz 2015, y quecuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), la Fundación Española de Ciencia y Tecnología (FECYT),el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación DESCUBRE.

EL RADIOSCOPIO

A G E N D A http://www-divulgacion.iaa.es/ciclo-lucas-lara

26 feb

19h

Mirjana Povic (IAA) ¿Por qué nos importan las formas de las

galaxias?

LOS VÍDEOS DE LAS SESIONES ANTERIORES ESTÁN DISPONIBLES EN:http://www-divulgacion.iaa.es/ciclo-lucas-lara

CONFERENCIAS DE DIVULGACIÓN EN EL IAA. CICLO LUCAS LARA

El 20 de diciembre de 2013, la Organización de las Naciones Unidas (ONU), proclamó 2015 como el Año Internacional de la Luz y lasTecnologías basadas en la Luz. Esta celebración pretende comunicar la importancia de la luz y sus tecnologías asociadas en áreas tan diver-sas como la energía, la educación, la salud o la comunicación.El objetivo de este portal, constituido por el Comité Español para la celebración del Año Internacional de la Luz y gestionado por la SociedadEspañola de Óptica, consiste en difundir todas las actividades y materiales que se desarrollen a lo largo de 2015.

w w w . l u z 2 0 1 5 . e sAÑO INTERNACIONAL DE LA LUZ

Las conferencias Lucas Lara tienen lugar los últimos jueves de cada mes. Se retransmiten a través deinternet en www.sonovoz.es