27/09/2025

30 años no es nada

Hoy, 27 de septiembre, cumplo 30 años de mi Doctorado en Física, otorgado por el Instituto Balseiro de la Universidad Nacional de Cuyo.

Un doctorado no es solamente un título. Es también una tradición milenaria, que comenzó en el siglo XII en Bolonia, en París, en Oxford, donde profesores y alumnos empezaron a asociarse, a elegirse mutua y libremente, para mantener vivo el conocimiento que había sobrevivido a la Edad Media y llevarlo más allá. Hoy en día la estructura de las universidades y de los sistemas de ciencia es inmensamente complicada y variada. Pero la ciencia es una actividad intergeneracional, y en esta instancia, en los doctorados, uno participa de esta tradición ininterrumpida.

Usando información de distintas fuentes he podido reconstruir una larguísima genealogía académica. El siguiente es mi linaje, con flechas que apuntan del profesor al alumno. Es un gráfico muy largo, cortado en dos, no muy artístico, y hay que descargarlo para verlo bien. 


Mi genealogía académica se inserta en la escuela de física vienesa, cuya influencia llegó a la Argentina a través de Guido Beck y Walter Thirring. Puse algunas ramas colaterales para mandarme la parte y para mostrar que, enraizada en Karl Herzfeld, vemos su influencia en una rama norteamericana que lleva a Richard Feynman y Kip Thorne, por ejemplo. La escuela vienesa es particularmente relevante en el desarrollo de la mecánica estadística, un tema en el cual, por cierto, se enmarca mi tesis de doctorado, dirigida por Horacio Wio, cuya portada puse arriba (añejada artificialmente). Es una rama genealógica de la física distinta de la rama "continental" (alemana y francesa, fundamentalemente) y de la rama "británica", y su figura fundacional es el esloveno Jurij Vega, en el siglo XVIII. Mi linaje se vincula un poco con la continental en una bifurcación fácil de ver: Franz-Serafim Exner fue un destacado físico austríaco, muy influyente en la generación que desarrolló la nueva física a principios del siglo XX. Se le reconocen dos linajes: el vienés por un lado y otro, que viene de una serie de químicos alemanes (andá a saber cuántos nuevos elementos químicos hay ahí). A través de ellos se puede rastrear una genealogía más en ciencias biológicas que matemáticas, hasta el siglo de la Revolución Científica y más allá. En el Renacimiento encontramos uno de los nombres más ilustres de todo el árbol: nada menos que Andreas Vesalio, el anatomista flamenco autor del monumental tratado De humani corporis fabrica, que fue para la medicina lo que De revolutionibus de Copérnico fue para la astronomía. Vesalio es mi tátara-tátara-tátara abuelo académico, fijate un poco. Llegué hasta principios del siglo XIV, mucho más lejos que con cualquier árbol genealógico familiar que haya intentado. El más antiguo antepasado que anoté es Manuel Bryennios, un estudioso bizantino de tradición griega, docto en astronomía, matemática y música. Según el Mathematics Genealogy Project es uno de los ancestros académicos con mayor cantidad de descendientes conocidos. Se podría seguir un poco más, adentrándonos ya en los científicos islámicos del Medioevo.

Por supuesto, de esta perspectiva histórica cada uno de nosotros experimenta sólo un pedacito, el que compartimos con nuestro profesor y, más tarde, con nuestro alumno. Seguramente nadie lo sabe cuando empieza la universidad: la relación con el profesor es estrecha, intensa y va cambiando con el tiempo. Primero será un profesor, pero tras cuatro o cinco años será un colega, y terminará siendo un amigo. A los estudiantes que lean estas líneas, les recomiendo que aprovechen al máximo esta relación. Aprendan, pero también enseñen. A todos los profesores les gusta que sus alumnos les enseñen algo. No importa qué. No necesita ser algo científico, por supuesto. Puede ser una receta, o a jugar al go. Den, así como reciben.





Después de obtener su doctorado con Thirring en Viena, el gran Guido Beck hizo lo que hoy se llamaría un postdoc con Werner Heisenberg en Leipzig. Si nos metemos por esa rama encontramos físicos y matemáticos de la escuela "continental": Bohr, Born, Hilbert, Sommerfeld, Oersted... y también británicos: Larmor, Thomson, Rutherford, Routh, Rayleigh, De Morgan, Maxwell... Somos una gran familia.

20/09/2025

La pulsera del gigante

Betelgeuse es una estrella preciosa. Es la más cercana de las supergigantes rojas: estrellas muy pesadas y muy luminosas, cercanas al final de sus vidas. A pesar de ser tan luminosa (unas cien mil veces más que el Sol), Betelgeuse es tan grande que la temperatura de su superficie es de unos 3000 grados, mucho menos que los 5800 del Sol. Por esa razón es tan roja (anaranjada, más bien), se destaca en medio de las estrellas azules de la constelación de Orión, y es tan linda de ver.

Como muchas gigantes rojas, Betelgeuse es una estrella variable. La variación de brillo se debe a que pulsa: cuando se comprime se calienta y brilla más, y cuando se expande se enfría y brilla menos. Como es tan grande y está relativamente cerca, es una de las pocas estrellas cuyo tamaño realmente se puede medir directamente (con técnicas especiales, pero ya centenarias). En el caso de Betelgeuse, se ha observado que esas pulsaciones son imnensas. El pulso no es simple: es una superposición de al menos tres oscilaciones, y las amplitudes de los picos son muy irregulares:

Hay dos oscilaciones de período de algunos cientos de días, perfectamente entendibles por los mecanismos físicos que gobiernan a estas estrellas "maduras". Pero hay una oscilación más larga, con un período de miles de días (unos 6 años, señalado con la línea roja en el gráfico), que no tiene una explicación. Desde hace mucho se sospecha que podría deberse a la presencia de una estrella compañera. Paradójicamente, el brillo de Betelgeuse conspira contra su observación. Es tan brillante que es difícil ver si tiene una compañera, o incluso detectarla en su espectro. A fines del año 2024 se publicaron dos artículos, no relacionados entre sí (incluso usando metodologías distintas) sugiriendo, una vez más, la presencia de una segunda estrella. Los dos coincidían tanto en la masa como la órbita de la compañera. De manera que un tercer grupo decidió buscarla visualmente, usando un telescopio gigante y haciendo fotos de milisegundos para evitar saturar la cámara con el brillo de Betelgeuse. Los muchos fotogramas se combinaron luego matemáticamente (de una manera no muy distinta a la que hacemos los aficionados cuando combinamos múltiples exposiciones). ¿El resultado? No es muy distinto de lo que sabíamos: Belegeuse podría tener una compañera. Pero ahora tenemos lo que podría ser su foto:


Betelgeuse es la estrella anaranjada brillante, y la compañera sería la manchita azul (y por lo tanto más caliente). ¿Por qué insisto con los condicionales? Porque la imagen de arriba, preciosa, que es la que se distribuyó a los medios de prensa, no es la verdadera foto. No sé cómo la manipularon para que quedara tan bonita, pero sé para qué: para vendértela. Lo que en realidad observaron es esto (tomado del paper):

Está señalada la compañera. Mmmmm... puede ser. De hecho, lo que hicieron fue lo siguiente. Como esta gente ya había observado Betelgeuse con esta técnica en ocasión del gran oscurecimiento (que comentamos aquí), y en esa ocasión (según los artículos del 2024) la compañera estaría alineada con Betelgeuse y sería invisible, esperaron al momento en que su órbita la llevara al máximo apartamiento y observaron de nuevo. Para asegurarse. Y efectivamente, como se ve en la figura, en el 2020 (izquierda) no estaba esa manchita, y en el 2024 (derecha) sí está, y exactamente en el lugar previsto. (Fíjense que hay una segunda manchita en el lugar opuesto, del otro lado de Betelgeuse: es un artificio del procesamiento matemático, es esperable y no indica que haya dos compañeras.)

Por supuesto, van a observarla de nuevo en cuanto puedan, en otro máximo apartamiento, a ver si sigue estando la manchita. Por ahora pinta bien, pero hay que tomarlo con pinzas. En todo caso, sería súper interesante que se confirme, entre otras cosas porque permitirá determinar con exactitud la masa de Betelgeuse, que se estima en unas 20 masas solares, pero con mucha incerteza. Esto, a su vez, permitirá mejorar la estimación de la distancia, que tampoco se sabe muy bien (son algunos cientos de años luz).  

La estrellita compañera, según calculan en estos tres trabajos, tiene un poco más de una masa solar, pero ni siquiera es una estrella hecha y derecha, de las que fusionan hidrógeno en el núcleo. Es una protoestrella: todavía está formándose, contrayéndose y calentándose. Ahora, si las dos estrellas se formaron juntas (como ocurre con las estrellas binarias), ¿cómo puede ser que una sea una anciana a poco de finalizar su existencia, y la otra sea menos que un bebé? La razón es que las estrellas no envejecen todas con el mismo ritmo. Las más masivas envejecen mucho más rápido. Betelgeuse nació enorme, vivió radiando furiosamente y consumió todo su hidrógeno. Ahora ya está fusionando helio, camino a explotar como supernova, y la compañerita ni siquiera alcanzó la temperatura suficiente para empezar a fusionar su propio hidrógeno en helio. 

La estrella compañera está en una órbita tan cercana a Betelgeuse que la vista desde ella debe ser espectacular. ¡Debe llenar el cielo! Lo simulé en Space Engine, y con un campo visual de 45 grados de ancho (como viendo el monitor, ni muy lejos ni muy cerca) se vería así:


Está tan cerca que orbita dentro de la densa atmósfera de Betelgeuse. Esto tiene consecuencias: se irá frenando, y en unos 10 mil años terminará cayendo sobre Betelgeuse. No sólo nunca llegará a ser estrella, sino que tampoco llegará a ver a su hemana mayor convertirse en supernova. Aunque, en cierto sentido, explotarán juntas.

Betelgeuse es un nombre de origen árabe, muy deformado por trasliteraciones, pero aparentemente significa "la mano de Orión". Los astrónomos sugieren, para la compañera, un nombre árabe que significa "su pulsera" (y que suena algo así como siguáruha, escúchenlo en Google translate.

 


Los papers de 2024 son:

Golberg et al., A buddy for Betelgeuse: Binarity as the origin of the long secondary period in α Orionis, ApJ 977:35 (2024).

MacLeod et al., Radial velocity and astrometric evidence for a close companion to Betelgeuse, ApJ 978:50 (2025, es del 10 de enero, ya se conocía el resultado en 2024).

El nuevo es: 

Howell et al.,  The probable direct-imaging detection of the stellar companion to Betelgeuse, ApJ 988:L47 (2025). Fíjense que dice "probable" en el título, ya que es un resultado por ahora incierto. Los autores traducen el nombre propuesto como Her bracelet, no sé por qué, ya que Orión es una figura masculina.

13/09/2025

Sombrero estrellado

Hay un galaxia hermosa en la constelación de Virgo (no en el Cúmulo de Virgo pero cerca) que todavía puede verse en esta época del año, ya bajando sobre el horizonte del Oeste. Es la Galaxia Sombrero, o Sombrero Mexicano, que Charles Messier incorporó a su catálogo en una notita manuscrita con el número 104 (recién se la incorporó "oficialmente" al catálogo Messier en 1921). Ya ha aparecido en el blog en más de una ocasión, pero la traigo nuevamente porque hace poco fue observada con la increíble vista del Telescopio Espacial Webb. Esta es la foto, reducida drásticamente para ponerla aquí:

Vayan a la web del Webb para verla en majestuosos 132 megapixels. En realidad, cuando vi esta imagen en junio, me llamó la atención porque parece de baja resolución. Se ve toda una rugosidad indigna del Webb, ocupando el halo de estrellas que se extiende a uno y otro lado del disco de polvo (la banda marroncita), que le da a la galaxia su sobrenombre. Cuando descargué los 200 megabytes de la imagen completa, y la vi al cien por cien de resolución en una pantalla grande, entendí lo que pasaba. He aquí un recorte:

No es baja calidad de la imagen, ¡son estrellas individuales! La galaxia está a 30 millones de años, luz, y el Webb puede ver sus estrellas individuales. Carita de asombro, carita de asombro. Aquí pongo otro recortecito, esta vez de abajo a la derecha:

Como hemos comentado en otras ocasiones, el Webb no puede dejar de ver las galaxias que están atrás, como ocurre con las dos que vemos en la parte de abajo de esta foto (y más, a ver si las encuentran).

A simple vista, o en fotos en luz visible, la banda oscura es mucho más prominente que en esta imagen hecha con el instrumento NIRCam, en "infrarrojo cercano". Pero en radiación infrarroja se ha observado que el halo (y el bulbo que rodea el núcleo brillante), son más grandes y masivos que lo que se creía. Esto le da un aspecto más parecido a una galaxia elíptica con banda de polvo, un poco como Centaurus A, pero achatada. Así que todavía no está claro si es una elíptica que se comió una espiral (las espirales son las típicas galaxias con un disco bien chato de polvo oscuro), o una espiral inflada (probablemente también por haber colisionado con otra galaxia). Webb tiene otro instrumento, que ve el infrarrojo medio, que la muestra bien distinta, como en esta imagen compuesta:

En estas longitudes de onda más largas se ven muchas menos estrellas, y se destaca el disco de polvo, que resulta ser un anillo, bien denso, rugoso y grueso. El estudio en múltiples longitudes de onda, como puede hacer el Webb, es una herramienta poderosa para entender cómo evolucionan las galaxias, reciclando y enriqueciendo la materia de las estrellas, algo que ocurre a una escala tan alejada de la humana, en tamaño y en tiempo, que es extraordinario que podamos hacerlo. 

 


Todas las imágenes son de NASA/ESA/STSciI/JWST. 

Messier no descubrió esta galaxia, sino Pierre Mechain, el astrónomo que mencioné hace poco en relación a la medición del meridiano de París para definir el metro patrón.

06/09/2025

Polillas astrónomas

Hace años conté el descubrimiento de que el escarabajo estercolero sudafricano, cuando se pierde, puede navegar observando la Vía Láctea. El trabajo mereció uno de los premios más prestigiosos de la ciencia, el premio IgNobel, que todos los años son una fuente de diversión e inspiración. Se publica ahora un trabajo similar, también referido a un insecto: ciertas polillas australianas migran en primavera unos 1000 km a un sitio que jamás visitaron, y regresan en el otoño a los sitios de reproducción, donde mueren. Los autores estudiaron las polillas y descubrieron que pueden orientarse exitosamente con el cielo estrellado.

Los investigadores hicieron los experimentos en un planetario para polillas, en cuyo domo proyectaron el cielo correspondiente a distintas épocas del año, e incluso un falso cielo de estrellas al azar, y observaron que la posición de la Vía Láctea (a la hora de vuelo), y especialmente la región brillante de la nebulosa de Carina, les permite navegar en la dirección correcta.

¿Y qué pasa si está nublado? Bueno, las polillas también sienten el campo magnético terrestre (algo que ya se sabía) y pueden orientarse también con éste. Para estudiar ambos métodos por separado, usaron unas bobinas para anular el campo terrestre en el simulador de vuelo. En la siguiente imagen se pueden ver los distintos dispositivos en el sitio del estudio: el planetario, el generador de campo magnético, y una polilla atada (para que vuele en el espacio limitado, sin irse de la arena del experimento):

Adicionalmente, midieron actividad neuronal, con electrodos en la corteza visual de los insectiles cerebritos. Rotando el cielo simulado con las polillas inmovilizadas, registraron actividad neuronal máxima cuando el cielo "natural" tiene cierta orientación (y ninguna bajo el cielo de estrellas aleatorias). Incluso estimulando artificalmente algunas neuronas, simulando el estímulo producido por la posición de la nebulosa de Carina, lograron la misma respuesta neuronal. Se diría que las polillas tienen una neurona de Carina, ¿no?. El estudio concluye que la navegación celeste responde a dos mecanismos: la detección de la forma alargada de la Vía Láctea, y la presencia de un punto brillante en la región de Carina. Hay que agregar que las polillas son capaces de navegar incluso en presencia de la Luna, que es también un punto brillante en el cielo. No está claro si las polillas son capaces de ver, con sus ojos compuestos, estrellas individuales. Los humanos y las aves sí las vemos, y podemos usar estrellas (y constelaciones) para navegar de noche. Parece que animales mucho más simples también son capaces de hacerlo, incluso sin verlas individualmente, o cuando el aspecto del cielo cambia a lo largo de la noche. 

Ya conocemos insectos astrónomos en África y en Australia. Me pregunto si tendremos alguno también en Sudamérica. 

 


El paper es: Dreyer et al., Bogong moths use a stellar compass for long-distance navigation at night, Nature (2025) (accesible libremente en: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09135-3).

El 18 de septiembre se entregan los premios IgNobel 2025. ¿Ganarán las polillas el premio de Biología astronómica?