08 de diciembre de 2019
08.12.2019

El alcireño que aporta luz sobre los agujeros negros

Juan Carlos Algaba, que ejerce como profesor de astrofísica y cosmología en la Universidad de Malaya, es uno de los 14 españoles distinguidos con el «Óscar de la Ciencia» por conseguir la primera imagen de un agujero negro

07.12.2019 | 19:27
El alcireño que aporta luz sobre los agujeros negros

Su trayectoria profesional le ha llevado por diferentes países de Europa y Asia -Irlanda, Taiwan, Corea y actualmente Malasia- y su aportación como investigador ha convertido al alcireño Juan Carlos Algaba en uno de los catorce científicos españoles que el pasado mes de abril lograba el hito de obtener la primera imagen de un agujero negro, integrados en un equipo internacional que ha sido galardonado por este logro con el Premio Breakthrough en la categoría de Física Fundamental. Se trata del certamen científico mejor dotado económicamente, tres millones de dólares (2.718.000 ?), que está considerado como los «óscars de la ciencia».

allí se unió al equipo que tenía como objetivo desplegar un telescopio en Groenlandia que, eventualmente, podría utilizarse para el EHT. «Desde el punto de vista científico, dado que mi especialidad es el estudio de núcleos de galaxias activas alimentados por agujeros negros, estaba clara la oportunidad de investigar el motor central que los alimenta. Al trasladarme a ASIAA fue un paso natural unirme a la colaboración», comenta.

Algaba detalla que junto al proyecto de Groenlandia, una segunda vertiente del plan le permitió un trabajo «más directo con lo que eventualmente se convertiría en el consorcio Even Horizon Telescope». «Durante algunas temporadas participé en las observaciones con algunos de los telescopios en Hawai, como el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) o el Submillimeter Array (SMA) y participé en 'meetings' y análisis preliminares en el Observatorio MIT-Haystack», expone el astrofísico alcireño, que no duda en señalar que «es muy gratificante ser parte de un proyecto tan grande». El Premio Breakthrough ha distinguido a 347 científicos que han colaborado en torno al Telescopio Horizonte de Sucesos, que logró captar la primera imagen de un agujero negro. «A pesar de que se ha teorizado sobre los agujeros negros, en su mayoría han permanecido en el ámbito de la ciencia ficción y, hasta ahora, sólo había pruebas indirectas de su existencia. Así que fue maravilloso ver la imagen después de todos los años de árduo trabajo. Es un gran privilegio ser parte del equipo que reveló la imagen por primera vez», subraya el alcireño.

Juan Carlos Algaba ejerce como «Senior Lecturer» o profesor titular en la Universidad de Malaya, donde imparte clases de astrofísica, relatividad y cosmología, además de trabajar con estudiantes que afrontan el proyecto de fin de carrera, actividades docentes que combina con las propias como investigador.

«Algo está pasando en el núcleo de esas galaxias»

Mi especialidad o el campo en el que trabajo son los núcleos activos de galaxias, o AGN por sus siglas en inglés. En las regiones centrales de estas galaxias se observa mucho brillo, demasiado incluso considerando todas las estrellas que podrían iluminar en esas regiones. En algunos casos, incluso hay un chorro de energía que sale del núcleo a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, y que puede alcanzar distancias más allá de la propia galaxia. Estos chorros de energía se pueden observar en frecuencias de radio, y de ahí que uno de mis intereses sea también éste.

A partir de aquí, obviamente algo está pasando en el núcleo de esas galaxias. Para investigar qué pasa necesitamos observar los detalles, que a veces aparecen en el cielo un millón de veces más pequeños que la Luna. Para observar algo que parece tan pequeño necesitamos telescopios más y más grandes... del tamaño de varios cientos de metros y eso, claro, es algo que con nuestra tecnología no podemos construir. Por eso recurrimos a la técnica de las Redes Interferométricas de Radio-telescopios. Si observamos con varios radio-telescopios sincronizados, con esta técnica podemos sintetizar un telescopio virtual tan grande como la distancia entre los telescopios. En particular, con el VLBI (interferometría de muy larga base), podemos poner telescopios separados por miles de kilómetros y podemos sintetizar un telescopio con miles de kilómetros de diámetro. Cuando usamos esos telescopios y estudiamos el origen de esos chorros superluminosos y súper rápidos que salen del centro de la galaxia, descubrimos que el motor central que los produce es un agujero negro supermasivo (de millones de veces la masa del Sol) en el centro de esas galaxias. Y claro, a partir de ahí el interés en estudiar esos agujeros negros y cómo se las ingenian para producir esos chorros, cuando en general deberían estar tragando material, no tirándolo fuera a velocidades altísimas.


«Su fuerza de gravedad es tan fuerte que ni la luz puede escapar»

Normalmente la gente piensa que los agujeros negros son astros despedazadores, que destruyen y devoran cualquier cosa que se acerque. En realidad, sí y no. Por ejemplo, si sustituimos el Sol por un agujero negro, las órbitas de los planetas no cambiarían ni le pasaría nada al sistema solar (sólo la oscuridad). Sin embargo, si algo se acercara al borde del agujero negro, sí que tendría un final muy distinto...Pero ¿qué es un agujero negro? Todo se reduce a un objeto con una fuerza de gravedad muy fuerte. Tan fuerte, que ni la luz puede escapar. ¿Qué sucede por ejemplo en la Tierra si lanzamos una pelota hacia arriba? La gravedad la hace caer de nuevo. Para lanzar un objeto y que se quede en el espacio necesitamos lanzarlo con una velocidad mínima (velocidad de escape). En la Tierra, esta velocidad es de 11km/s. En el Sol, con mucha más gravedad, esta velocidad es de 618 km/s. En un agujero negro, la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz, 300.000 km/s; y por eso, cuando algo cae a un agujero negro ya no puede escapar nunca más. Además, como el agujero negro posee una fuerza gravitatoria tan fuerte distorsiona el espacio y el tiempo alrededor suyo de forma enorme.

¿Cómo observamos un agujero negro? La mejor manera es observar el contraste con algo alrededor suyo. En muchos casos, hay materia cayendo en espiral alrededor del agujero negro. Debido a la fricción, el calentamiento y la radiación emitida, esta materia se hace muy luminosa. Se puede observar entonces el contraste entre la oscuridad del agujero negro y la luz de la materia cayendo a su alrededor. El segundo problema que tenemos es que, aunque los agujeros negros son enormes, también se encuentran muy lejos. Así, el mayor tamaño aparente de un agujero negro cuando miramos al cielo es cien millones de veces más pequeño que la Luna (tamaño aparente de la Luna en el cielo es 0.5 grados de arco, el tamaño aparente del agujero negro en M87 es de 0.000000002 grados de arco). Para observar algo tan minúsculo, necesitamos crear un telescopio tan grande como la Tierra, y esto ha sido el logro del Event Horizon Telescope (EHT).


«Al obtener esa primera imagen sabemos que Einstein tenía razón»

Cada vez que descubrimos algo es un pequeño granito de arena extra en nuestro conocimiento, en saber cómo funcionan las cosas y qué nos depara el cosmos. Por ejemplo, aunque ya hace más de 100 años que sabemos que la teoría de Einstein es correcta, hasta ahora no sabíamos hasta qué punto podíamos confiar en ella cuando la llevamos al límite (increíbles densidades, singularidades del espacio tiempo, etc, que son las condiciones que suceden en un agujero negro). Ni siquiera sabíamos si los agujeros negros existían de verdad, o eran sólo conjeturas matemáticas. Aunque teníamos varias observaciones que indicaban que lo único que podía explicar ciertas observaciones eran los agujeros negros (y si no, objetos aún más extraños), al obtener la primera imagen del agujero negro, finalmente sabemos de forma directa que sí que existen, que Einstein tenía razón incluso en esas condiciones. Esas observaciones, además, nos ofrecen un laboratorio perfecto para analizar la teoría de Einstein en condiciones extremas. Y quién sabe si estas investigaciones tendrán aplicaciones prácticas en el futuro.

Los estudios de agujeros negros son estudios de física fundamental, y está claro que las aplicaciones basadas en estos estudios tardarán bastante en llegar. Sin embargo, tenemos muchos ejemplos en el pasado. Hubo un tiempo en el que era una simple curiosidad saber que mover un campo magnético genera un campo eléctrico, y hoy en día todas las centrales energéticas generan electricidad a partir de esta idea. La curiosidad por saber si la luz es una onda o una partícula ha llevado a nuestras puertas automáticas, escáneres, microscopios electrónicos, o pantallas de televisión. Incluso si no tuviéramos en cuenta la teoría de Einstein, el GPS y nuestros teléfonos móviles no funcionarían. Una vez sabemos cómo funciona el Sol, podemos intentar emularlo para obtener energía limpia que sustituya nuestros reactores nucleares. Tal vez lo mismo suceda cuando estudiemos los agujeros negros.


«La ciencia es la que marca el progreso de la sociedad»

Para mi, es la ciencia la que marca el progreso de la sociedad. Los grandes hitos de la historia vienen marcados por grandes hazañas: el descubrimiento de América indica la transición a la edad moderna, y la revolución industrial abre la edad contemporánea. Vivimos en un mundo en el que hemos pisado la Luna, y podemos poner nuestros ojos en las estrellas. Todo a nuestro alrededor transpira tecnología, y eso es posible sólo con la ciencia. Las ideas políticas no importan, ni las preferencias personales, porque la ciencia es universal.

Un ejemplo que suelo poner: imagina que hubiera un mundo paralelo en el que John Lennon, Paul McCartney, George Harrison y Ringo Starr no hubieran nacido. Ahora imagina otro mundo en el que los científicos John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain no hubieran nacido. ¿En qué mundo paralelo preferirías vivir? Tal vez los nombres de los científicos no te suenen de nada, pero qué opinarías si te digo que sin ellos hoy no existirían los transistores, y por tanto no tendríamos ordenadores personales, ni televisiones, ni teléfonos ni internet? Mediante ingeniería podemos mejorar nuestra tecnología y hacerla un poco mejor, pero sólo con investigación fundamental podemos obtener el conocimiento básico para dar un salto hacia la próxima revolución tecnológica.


«En mis charlas intento borrar islas de ignorancia en las personas»

Aún tengo mucho que aprender de grandes divulgadores como Carl Sagan o Richard Feynman, quien podía explicarte física cuántica tomando una copa de vino en un bar. En España también tenemos excelentes divulgadores, como Francisco Villatoro, Javier Armentia o Alberto Aparici, quE fue compañero mío. Vivimos en un mundo que rezuma ciencia, desde las zapatillas de material sintético hasta las tablets o el «smartphone», pero casi nadie sabe la ciencia básica que hace que funcionen. Y eso es muy peligroso. En un mundo con todo tipo de conocimiento al alcance de un click, es fundamental saber quién quiere ampliar nuestros horizontes del conocimiento y quién quiere aprovecharse de nuestra ignorancia para obtener beneficio. Al dar una charla quiero  borrar islas de ignorancia en la mente de las personas, ser capaz de motivar el pensamiento crítico y transmitir la pasión por la ciencia, la investigación y las maravillas del mundo y del cosmos que nos rodean.


«Estudiar nuestro lugar en el universo nos da una lección de humildad»

El universo no es algo lejano para nada. Está aquí, debajo de tus pies, en la roca. Tú mismo eres parte del universo. Tus células, tu cuerpo, el árbol del parque o el café con leche del almuerzo están hechos de los mismos átomos que existen en los núcleos de las estrellas. Como ya dijo Sagan, «estamos hechos de polvo de estrellas». Así, cuando estudiamos las estrellas, en realidad es como si estuviéramos estudiando nuestros orígenes. Estudiar nuestro lugar en el universo también nos da perspectiva y nos ofrece una lección de humildad. A mi personalmente me parece increíble que, estando en un rincón perdido del universo, en medio de ninguna parte y sin haber salido realmente de casa (la Tierra), seamos capaces de lanzar nuestra mirada y nuestros oídos al espacio y estudiar cómo funcionan las leyes de la naturaleza, estudiar las estrellas y las galaxias, e incluso entender cómo empezó y se formó el propio universo. Creo que eso dice mucho acerca del potencial que tenemos como especie.


«Soy feliz sabiendo que contribuyo a descubrir los secretos del universo»

Cuando somos niños solemos preguntar el porqué de muchas cosas. Desafortunadamente, la sociedad actual tiende a cortarnos las alas y, muchas veces, acabamos aprendiendo que preguntar no siempre es algo bueno. Por suerte, gracias a mi entorno, yo nunca dejé de buscar respuestas a mis preguntas. Cuando estudiaba Primaria solía echar un vistazo a los libros de texto y me gustaba leer acerca de los planetas, el origen de las estaciones, o de los eclipses de Sol y de Luna. Por alguna razón, nunca llegamos a tocar esos temas en clase de Ciencias. Así que, por recomendación de un profesor, me interesé en ciertas revistas de divulgación científica hasta que adquirí el famoso libro «Historia del Tiempo», de Stephen Hawking. Aún siendo un niño devoré el libro y decidí que quería ser astrónomo. Durante mi adolescencia tuve la oportunidad de escuchar acerca del impacto de un cometa (Shoemaker-Levy-9) contra Júpiter, de unirme a un grupo juvenil que nos dio una introducción a la astronomía y pudimos observar el cometa Hale-Bopp (que en 1997 fue visible a simple vista durante varios meses) con un telescopio. En bachillerato, cuando las matemáticas y las ecuaciones se vieron involucradas, no me amedrenté, y finalmente estudié Física en la Universidad de València como camino para llegar a la astronomía y convertí mi pasión en mi trabajo. Muchas veces pienso que en otro trabajo tal vez podría ganar mucho dinero y disfrutar varios lujos. Sin embargo, yo soy feliz sabiendo que estoy contribuyendo con mi granito de arena a descubrir los secretos del universo. Y, quién sabe, tal vez lo que yo investigue podría un día ayudar a crear el camino hacia el futuro, a conseguir que lo que soñamos hoy sea una realidad mañana.

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