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El Universo en la memoria, medio siglo de investigación astrofísica

22 Jul. 2019

Una veintena de charlas han resumido los 50 años de tesis doctorales en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en el marco del congreso que durante tres días se ha celebrado en Tenerife, organizado por el IAC en colaboración con la Universidad de La Laguna.

Todos estuvieron vinculados al Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y a sus Observatorios. La gran mayoría defendió su tesis en la Universidad de La Laguna (ULL). Hoy, muchos de estos antiguos doctorandos son actualmente investigadores del IAC. Otros pertenecen a centros de astrofísica y universidades españolas de prestigio. Algunos han llegado a dirigir institutos u observatorios por el mundo. Incluso también se trabaja en el desarrollo de la astronomía en África. Es el amplio espectro de un colectivo que, durante tres días, se ha reunido en La Laguna (Tenerife) en torno a una efeméride redonda: los 50 años de tesis doctorales en el IAC, que ha coincidido con otros aniversarios, como los 10 años de entrada en funcionamiento del Gran Telescopio Canarias (GTC), los 50 de la llegada a la Luna, los 100 del eclipse que demostró la teoría de la Relatividad General, los 100 de la creación de la Unión Astronómica Internacional (IAU) y los 150 de la Tabla periódica de los elementos químicos.

La primera sesión del congreso “Impulsando la Astrofísica en España: 50 años de tesis doctorales en el IAC”, que fue inaugurado el miércoles con la conferencia del primer catedrático de Astrofísica de Canarias, Francisco Sánchez, se inició con la intervención de José Manuel Vilchez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y perteneciente, como él mismo señaló, “a la primera hornada de astrofísicos residentes del IAC”. En  esos momentos, la astrofísica que se hacía era básicamente fotometría infrarroja con un telescopio del Observatorio del Teide cedido por los astrónomos británicos. Años después, este astrofísico propuso en su tesis el primer modelo de evolución química de la galaxia M33, dirigida por Bernard Pagel y con datos del telescopio Isaac Newton, del Observatorio del Roque de los Muchachos. Vilchez ha sido director del IAA y, actualmente, desarrolla su investigación estudiando las galaxias de propiedades extremas que nos recuerdan los primeros momentos de la evolución del Universo.

Teo Muñoz Darias, astrofísico del IAC, habló en su charla del pasado, presente y futuro de la investigación sobre sistemas binarios con agujeros negros, en los que se dan fenómenos extremos. Recordó el artículo del 13 de febrero de 1992 sobre V404 Cygni, el primer agujero negro confirmado dinámicamente y un resultado de la tesis doctoral del astrofísico Jorge Casares. Hoy se sigue trabajando sobre candidatos detectados con satélites de rayos X midiendo sus parámetros fundamentales y los procesos de acreción de agujeros negros transitorios según su estado de actividad: de quietud, durante años, y de erupción, durante meses, como la que tuvo en 2015 V404 Cygni, que despertó con una violencia inusitada después de más de 25 años de inactividad. En concreto, Teo Muñoz estudia los vientos que tienen lugar en esas erupciones y que parecen ser comunes a todos los agujeros negros de masa estelar.

Eduardo Martín Guerrero de Escalante, actualmente investigador del Centro de Astrobiología, del CSIC-INTA, habló de la diversidad de los mundos habitables y su probabilidad de que estén habitados. Empezó recordando el aniversario de la tabla periódica. “Aceptamos con naturalidad –advirtió- que los elementos químicos tengan un origen extraterrestre. No así la vida, aunque podría haber tenido un origen fuera de nuestro planeta”. Recordó los 25 años de tesis doctorales sobre objetos subestelares (enanas marrones y planetas). Precisamente, él y otros dos compañeros investigadores del IAC –María Rosa Zapatero Osorio y Rafael Rebolo- descubrieron en 1995 las primeras enanas marrones, objetos subestelares de los que hay decenas de miles de millones en nuestra galaxia. Y contó que en 1990 se interesó por la astrobiología, que entonces no tenía tanta base científica. Ahora la especialidad tiene mayor prestigio. Y afirmó que el origen de la vida es probablemente “determinista” porque “no puede ser sólo fruto del azar”.

Ramón García López, investigador del IAC y de la ULL, contó cómo a partir de su interés en la evolución química de nuestra galaxia y de estudiar la abundancia de elementos ligeros (litio, berilio, boro…) se ha terminado dedicando en los últimos años al estudio del más explosivo Universo y al campo de las astropartículas, un giro causado en parte tras la visita del premio nobel de Física Samuel Ting al Observatorio del Teide. Vinculado a los proyectos AMS (Espectrómetro Magnético Alfa) para la Estación Espacial Internacional y a los telescopios MAGIC, sabe que ahora el futuro pasa por la red de telescopios Cherenkov CTA y que en torno a este campo se generarán nuevas tesis y proyectos.

Los antiguos egipcios dejaron escrito que orientaban sus templos, siguiendo patrones astronómicos. Juan Antonio Belmonte, investigador del IAC, lo ha confirmado y lo ha contado en su charla "En tierra desconocida: cosmologías del pasado a través de la arqueoastronomía". El interés por esta especialidad, aunque él se iniciara en física estelar, se remonta al trabajo que con compañeros del IAC hizo de las Pirámides de Guímar. Hoy estudia las conexiones arqueoastronómicas en distintas islas de Canarias y en la Península, además de Egipto y Petra (Jordania), su mayor interés actualmente. Destacó que la tesis de Andrea Rodríguez haya sido la primera de arqueoastronomía en un departamento de Astrofísica, y que Risco Caído y las Montañas Sagradas de Gran Canaria hayan sido declarados Patrimonio Mundial de la Humanidad, prueba de que “la astronomía no sólo es una herramienta ideal para orientarse en el tiempo y en el espacio, busca respuestas a las preguntas básicas y posee una gran capacidad para generar metafísica y lidiar con el poder”; también “sirve para fortalecer el Patrimonio de un país.

Pere Lluis Pallé, físico solar del IAC, comenzó su charla recordando una pregunta formulada en 1926 por el físico Sir Arthur Eddington: “¿Qué aparato puede perforar las capas externas de una estrella y probar las condiciones internas? Planteada de otra manera, ¿cómo podemos conocer el interior de las estrellas? La respuesta está en la heliosismología y en la astrosismología, que en el IAC han generado 25 tesis "vibrantes". “Fuimos pioneros en esta historia”, dijo Pallé orgulloso. En efecto, la heliosismología nació con la ayuda del espectrofotómetro Mark-1, con el que Teodoro Roca Cortés hizo su tesis doctoral e inició esa línea de investigación en el IAC. Hoy, medir y caracterizar los modos propios de pulsación del Sol se ha extendido a otras estrellas con gran éxito. Y al estudio con instrumentos en observatorios en tierra (redes GONG y SONG) y al satélite SOHO, se han sumado en los últimos diez años las misiones espaciales COROT, Kepler y TESS.

Minia Manteiga, catedrática de la Universidad de A Coruña, formó parte de la cuarta generación de astrofísicos residentes del IAC y empezó estudiando un problema de evolución estelar. Sin embargo, como subrayó en su charla, la forma de hacer astronomía ha cambiado mucho con el tiempo porque hemos entrado en la era de los Big Data y de la Inteligencia Artificial. Quizá, por eso, esta astrofísica trabaja hoy en grandes bases de datos como la de la misión espacial Gaia, de la Agencia Espacial Europea (ESA), cuyo objetivo es confeccionar un mapa tridimensional de todas las estrellas de nuestra galaxia.

Teodoro Roca, catedrático de Astrofísica de la ULL e investigador del IAC, presentó una charla en clave de humor titulada "Y van 333...", en referencia al número de tesis doctorales que conmemora esta congreso, aunque anunció que en las próximas semanas se sumarán otras siete. Tuvo unos minutos para recordar a los doctores en Astrofísica que desgraciadamente ya no están entre nosotros. También mencionó a John Beckman, doctor honoris causa por la ULL, y a Mercedes Prieto Muñoz, la primera mujer doctora en Astrofísica por esta universidad. Hoy, el promedio de mujeres doctoradas se sitúa entre el 30-40% del total. Roca Cortés repasó igualmente los Planes de Doctorado (1970, 1985, 1998 y 2011) y las distintas etapas de la historia de las tesis doctorales del IAC haciendo equivalencias con las clásicas divisiones cronológicas de la Historia de la Humanidad: Prehistoria (1969-1983), Historia Antigua (1983-1998), Historia Moderna (1998-2011) e Historia Contemporánea (2011-¿?). Toda su charla estuvo ilustrada y amenizada con fotos, sobre todo antiguas, de las personas vinculadas al IAC.

Luis Fernando Rodríguez, ingeniero del IAC y doctorado en Astrofísica, habló de las tesis doctorales que se han hecho en instrumentación, defendiendo que este tipo de trabajos académicos tienen gran valor pues pueden dar lugar al diseño y construcción de instrumentos novedosos y beneficiosos para la astrofísica. Actualmente, dirige un programa estable de formación de doctores en tecnología asociada con esta ciencia. “La aspiración –señaló- es a tener una tesis de instrumentación al año (el promedio actual es de 0,675)”, aunque se es consciente de los problemas que plantea este propósito, como el tiempo dedicado a la dirección de estos trabajos de investigación.

Mirjana Povic, investigadora del Centro Etíope de Ciencias Espaciales y Tecnología (ESSTI), doctora vinculada al IAA y que en su momento se doctoró en el IAC, impresionó a los compañeros presentando el esfuerzo enorme que se está haciendo en el desarrollo de la astronomía y ciencias del espacio en África. En concreto se refirió al caso de Etiopía y a los proyectos en los que ella está trabajando desde 2015. Precisamente este país recientemente ha considerado prioritarios estas enseñanzas y actividades por el beneficio que supone para la población. Y a la pregunta que mucha gente se hace de por qué invertir en ciencia teniendo este continente necesidades tan básicas como el suministro de agua, la respuesta de esta astrofísica es clara: la ciencia y, en especial, la astronomía y las ciencias espaciales promueven la paz y sólo con educación, ciencia y tecnología puede cambiarse el destino del continente africano, luchar contra la pobreza a largo plazo y contribuir a un mundo más equilibrado. Por ello, también es necesario inspirar y motivar a los niños, pero sobre todo a las niñas, hacia estas disciplinas científicas. Y no olvidemos, además, que África es un continente con uno de los recursos más valorados en Astrofísica: sus cielos oscuros.

Las sesiones del viernes se iniciaron con la astrofísica del IAC Cristina Ramos, quien investiga la actividad nuclear en galaxias y los fenómenos de oscurecimiento, encendido y retroalimentación en ellas.  Destacó la importancia que han adquirido los núcleos activos (AGN), alimentados por agujeros negros centrales. Señaló que este campo se ha revalorizado con el tiempo produciendo nuevas tesis doctorales en el IAC y que los grandes telescopios como el GTC han tenido y tienen un papel clave. Hoy, esta investigadora estudia cómo afecta el AGN a la galaxia, una influencia mucho mayor de lo que se pensaba.

Antonio Eff Darwich ilustra con su magnífico ejemplo que la docencia y la divulgación son interesantes salidas profesionales para un astrofísico. Aunque él empezó en el mundo de la astrofísica, concretamente en la heliosismología, y después se orientó hacia la geología, actualmente trabaja en el Departamento de Didácticas Específicas en la Facultad de Educación de la ULL, habiendo ocupado incluso algunos cargos académicos. Presentó una estadística en la que, tras 50 años de tesis en el IAC, el  84% de los que fueron doctorandos sigue dedicándose a la investigación/universidad (en EEUU y Reino Unido es sólo del 7%), el 5% se dedica a la enseñanza secundaria, el 3% al sector público (controladores aéreos, telemedicina…), el 6% al sector privado y el 2% a la  divulgación.

El investigador del IAC Ignacio Trujillo explicó que, tras el debate que enfrentaba los modelos de poblaciones estelares con las simulaciones cosmológicas en relación con el origen y formación de las galaxias más masivas del Universo, fue cogiendo forma la idea de que, en un universo jerárquico, algunas galaxias deben escapar a la evolución. Y empezaron la búsqueda de esas galaxias. Como resultado, en 2012 se publicó un artículo en Nature sobre NGC 1277, una galaxia reliquia en el cúmulo de Perseo, con un agujero negro central excepcionalmente supermasivo. La ausencia de cúmulos globulares azules que su equipo ha demostrado (Nature 2018) es la prueba final de que se trata de una galaxia reliquia, “una cápsula del tiempo en nuestras manos”.

Aníbal García, investigador del IAC, hizo un recorrido por algunos de los hitos científicos del IAC relacionados con la formación de elementos químicos y nanoestructuras moleculares complejas en estrellas viejas. Estos estudios tienen grandes implicaciones en distintas áreas de la astrofísica, como en la evolución química de nuestra galaxia y las anomalías en cúmulos globulares. Destacó el papel de los fullerenos y el grafeno, moléculas complejas de carbono fundamentales para entender la química del medio interestelar, y con potenciales aplicaciones en nanotecnología.

Valentín Martínez Pillet, director del National Solar Observatory (NSO) de Estados Unidos, recordó la historia del grupo de Espectropolarimetría Solar en el IAC y, en especial, los proyectos en los que él estuvo más involucrado. Entre ellos, la misión Solar Orbiter, que este físico lideró hasta 2013 y que se lanzará en 2020; la misión Sunrise, cuyo primer globo se lanzó en 2009 y que ofreció datos sobre los campos magnéticos y polarización solar aún no superados; y el diseño de los polarímetros TIP y LPSP para los telescopios solares del Observatorio del Teide. Tras ser propuesto para liderar el NSO, dirige el equipo científico del gran Telescopio Solar Daniel K Inouye (DKIST), de 4 m de diámetro.

En los últimos 50 años se han producido mejoras sustanciales en la física solar, tanto en las observaciones y el desarrollo de instrumentación, como en componentes teóricos para diagnosticar campos magnéticos y algoritmos para interpretar los datos. Así lo puso de manifiesto el investigador del IAC Andrés Asensio Ramos, “físico solar de segunda generación en el IAC”, como él se definió comparando la evolución del grupo con la de los automóviles. En su charla habló de las nuevas técnicas para medir el campo magnético en el Sol y del trabajo en polarimetría que él está desarrollando: códigos que ayudarán a analizar el cuantioso volumen de información que producirán, por ejemplo, los nuevos grandes telescopios solares DKIST y EST (European Solar Telescope) y que pueden ser aplicados a otros campos de la astrofísica.

A cómo hemos establecido el modelo cosmológico estándar, una historia que remite al descubrimiento de la radiación de fondo cósmico de microondas en 1965, se refirió el cosmólogo del IAC José Alberto Rubiño. En estos estudios, el Observatorio del Teide ha tenido un papel muy relevante, con experimentos como COSMOSOMAS, íntegramente desarrollado en el IAC, o el Experimento de Tenerife, que fue el primer experimento en tierra que confirmó los datos obtenidos por COBE en 1992. Rubiño destacó la misión Planck, donde el IAC contribuyó con la electrónica de control y lideró uno de los 7 grupos de ciencia, y el Experimento QUIJOTE (QUI Joint Tenerife Experiment), dirigido por Rafael Rebolo y con el que podrían detectarse ondas gravitacionales procedentes del Big Bang. También se espera con ilusión el satélite japonés LiteBIRD, la próxima misión espacial para observar la radiación de fondo. Quizá entonces tendremos claro cómo nació el Universo y si realmente tuvo lugar la fase de Inflación. Rubiño tuvo un recuerdo especial para científicos como Eduardo Battaner, Rod Davies, Robert Watson, Fernando Atrio y Rashid Sunyaev.

Julia de León, investigadora del IAC, es experta en las propiedades físicas y composición de los llamados “Pequeños Cuerpos del Sistema Solar”, entre ellos asteroides, objetos transneptunianos, centauros y cometas, aunque comenzó trabajando en el registro de “basura espacial”. En su intervención recordó a los científicos del IAC que, en mayor o menor medida, realizaron trabajos en este campo antes de las primeras tesis específicas, siendo la primera de ellas la de Javier Licandro. La de esta astrofísica fue sobre la caracterización mineralógica de asteroides cercanos a la Tierra. Mencionó algunos de los hitos en el campo con telescopios terrestres como el GTC, aunque las esperanzas están ahora puestas en proyectos espaciales. También tuvo unas palabras para Plutón, ahora catalogado como planeta enano.

Arturo Manchado, investigador del IAC y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), se ha especializado en las últimas etapas de la evolución estelar. Empezó recordando cómo con los datos de un contador de fotones (IPCS) realizó su tesis doctoral sobre nebulosas planetarias dirigida por el astrofísico Stuart Pottasch. A esta tesis siguieron las de otros investigadores en el campo, cuyas contribuciones científicas sobre nebulosas planetarias, bipolares y cuadrupolares también se mencionaron en esta charla.

La última intervención fue la de Rosa González Delgado, investigadora del IAA, quien habló de "Galaxias: Estructura y evolución de las poblaciones estelares". Comentó diversos aspectos de su tesis sobre la relación entre formación estelar y la actividad en galaxias. Actualmente trabaja en el proyecto CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area Survey), que ha obtenido el mayor conjunto de datos sobre las propiedades espacialmente resueltas de galaxias hasta la fecha, de modo que a partir de galaxias cercanas podemos inferir cómo ha sido la formación estelar en la historia del Universo.

Ignacio González, organizador del congreso, clausuró el acto invitando a decir unas palabras al astrofísico veterano del IAC John Beckman y al director del IAC, Rafael Rebolo, quienes se mostraron muy satisfechos con el desarrollo de este “entrañable” encuentro.

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Web del congreso: Impulsando la Astrofísica en España: 50 años de tesis doctorales en el IAC

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