Columna de Astronomía | Astrónomos que no observan

Testimonio personal de un "astrofísico teórico", cuyo trabajo consiste en formular modelos que explican los resultados de observaciones previas y predicen los de otras por realizar.

01 de Febrero de 2017 | 10:11 | Por Andreas Reisenegger
Por Andreas ReiseneggerAcadémico del Instituto de Astrofísica de la U. Católica de Chile

Doctor del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Fue investigador postdoctoral del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton (ambos en EE.UU.). Actualmente es profesor titular del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Es astrofísico teórico, concentrando su interés en estrellas de neutrones y magnéticas, cúmulos y supercúmulos de galaxias, y cosmología.

Hace poco, mi colega Manuela Zoccali nos explicó "¿Cuántas noches observa realmente un astrónomo?", concluyendo que son pocas noches por año. Aun así, Manuela nos estaba hablando de los "astrónomos observacionales", es decir, aquellos que trabajan en la obtención y análisis de datos observacionales.

- ¿Hay otros astrónomos? – se preguntarán ustedes. Sí, esos otros somos los "astrónomos teóricos" o "astrofísicos teóricos". Nuestro trabajo es construir modelos físicos que expliquen los resultados de observaciones previas y predigan los resultados de nuevas observaciones, las cuales pueden apoyar o invalidar a los modelos. Ejemplos notables de esto fueron las predicciones de una masa máxima para las enanas blancas o de las ondas gravitacionales.

Aquí quiero contarles de un ejemplo más modesto, pero más cercano. Una parte de mi tesis de doctorado fue un estudio teórico de la evolución del campo magnético en una estrella de neutrones. Esto me permitió aprender que en el interior de estas estrellas deberían existir distintas especies de partículas ¬–en especial neutrones, protones y electrones– que coexisten en un estado de equilibrio químico. Una de las conclusiones de mi tesis fue que las fuerzas magnéticas producen pequeñas perturbaciones a este equilibrio, las cuales inducen reacciones que convierten partículas de unas especies en otras (por ejemplo protones y electrones a neutrones y neutrinos), liberando energía en el proceso.

Gracias a este "calentamiento rotoquímico", una estrella de neutrones que gira rápidamente podría mantenerse "tibia" por mucho tiempo

Andreas Reisenegger
Durante los meses siguientes, estuve preguntándome qué consecuencias podrían tener procesos como éstos. Una noche de insomnio recordé que las estrellas de neutrones giran rápidamente, pero se van frenando de a poco. Se me ocurrió que esto hace disminuir su fuerza centrífuga, por lo tanto se irían comprimiendo, perturbando su equilibrio químico, induciendo reacciones y liberando energía en forma continua. Gracias a este "calentamiento rotoquímico", una estrella de neutrones que gira rápidamente podría mantenerse "tibia" por mucho tiempo, con lo cual la temperatura superficial de un "pulsar de milisegundos" –una estrella de neutrones que gira cientos de veces por segundo– sería de unos cien mil grados. Publiqué estos resultados en dos papers en 1995 y 1997, pero concluí que el telescopio de rayos X ROSAT, que había estado midiendo las altas temperaturas de varias estrellas de neutrones jóvenes, no podría detectar estas otras estrellas, más frías, por lo cual dejé este tema por varios años.

Sin embargo, en 2004, tres colegas en Estados Unidos (Kargaltsev, Pavlov y Romani) detectaron la tenue emisión ultravioleta de un pulsar de milisegundos con el Telescopio Espacial Hubble, y resultó que correspondía a una temperatura similar a la predicha. Dado esto, reactivé mi trabajo de modelamiento teórico, involucrando sucesivamente a distintos estudiantes de Astronomía de la UC, y me asocié con Pavlov, Kargaltsev y otros colegas para solicitar observaciones de otros pulsares con el Hubble y así detectar su eventual radiación ultravioleta. Después de siete rechazos, recientemente obtuvimos las observaciones deseadas. Éstas resultaron en dos detecciones y una estrella no detectada, las cuales estamos analizando para determinar si sus temperaturas son consistentes con este modelo u otros.

Esta experiencia muestra claramente cómo el trabajo observacional y el teórico se complementan mutuamente, y son ambos esenciales para el desarrollo de la astronomía como la conocemos hoy.

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