UNA INVESTIGADORA ESPAÑOLA EN EL ESO

Una investigadora
española en el ESO
Amelia Bayo Arán
Amelia Bayo Arán es doctora en astrofísica, y trabaja como astrónoma de
soporte en el Observatorio de Cerro Paranal del ESO en Chile.
En este año que se cumple el primer medio siglo
de vida del Observatorio Europeo Austral, una
astrofísica española trabajando allí nos cuenta
sus experiencias de primera mano.
Orión «boca-abajo» (para los del Hemisferio Norte) sobre el UT1/Antu en Paranal. (Todas las imágenes son cortesía de la autora
excepto donde se indique lo contrario)
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Una investigadora española en el ESO
A
diferencia de la mayoría de los astrónomos,
durante mi infancia en ningún momento
soñé con estudiar los misterios del cielo
nocturno. Crecí en una ciudad relativamente grande y costera, Málaga, donde las estrellas
se esconden tras las luces de la ciudad y la bruma del
mar, y donde nadie de mi entorno más cercano estaba
especialmente interesado en la astronomía.
Por otro lado una idea sí que estaba bien marcada
en mi cabeza desde muy pequeña (al menos así lo
recuerdan mis padres): quería ser investigadora. Me
encantaba descubrir cosas nuevas y pelear sin descanso con problemas y ejercicios hasta que entendía
los resultados en sus más mínimos detalles. Esta/e
testarudez/tesón (cada uno que lo interprete como
quiera) aumentó durante el colegio gracias a unos
padres muy preocupados porque a mi hermano y a
mí nos gusta aprender, y unos profesores de colegio
excepcionales.
Cuando terminé el instituto tenía muy claro que
quería estudiar matemáticas. Empecé la carrera en la
Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga y
las ramas que más me gustaban eran las de geometría y topología. La situación en Málaga para hacer
investigación estaba bastante complicada; además,
por alguna razón, necesitaba un cambio, con lo que
terminado el primer ciclo de la carrera mudé a Madrid
donde, en principio, el abanico de posibilidades debía
de ser más amplio. En la Universidad Complutense
continué mis estudios de Matemáticas y un día vi
una convocatoria en uno de los tablones de anuncios para hacer prácticas de verano en la sede de la
Agencia Espacial Europea, ESA, cerca de Madrid
(ahora ESAC y anteriormente llamada Estación de
Seguimiento de Satélites de Villafranca del Castillo).
No había nada parecido para estudiantes de geometría, así que solicite las prácticas… ¡Y así es como
me enganché!
Recuerdo perfectamente el primer día que fui
a ESAC. El campus era impresionante, sin lugar a
dudas, el complejo tecnológico más avanzado que
había visto hasta ese momento. Pero lo mejor estaba
por llegar; hablar con el que sería mi supervisor
durante las prácticas: el Dr. Pedro García Lario. Pedro
es astrónomo de plantilla de la ESA y es un apasionado
de su trabajo. Tardó menos de media hora en hacerme
ver que si alguien no se levantaba todas las mañanas
deseando saber más sobre las nebulosas planetarias
es que simplemente estaba loco. Me enseñó imágenes
preciosas de estos objetos astronómicos que están
terminado sus vidas y se sabía todos esos nombres
raros sin dudar, como el que nombra a sus amigos.
Salí de la oficina totalmente convencida de que esa era
la pasión que yo quería tener en mi vida profesional;
de modo que: «¡astrofísica será!»
El año siguiente termine la carrera de matemáticas
pero con la especialidad de Astronomía y Geodesia
y comencé dos programas de doctorado, uno en
Inteligencia Artificial en la UNED y otro en Astrofísica en la Universidad Autónoma. Con los cursos de
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Figura 1. Con Margaret Moerchen (en el mismo programa post-doctoral que yo) frente al instrumento SINFONI montado en el foco Cassegrain del telescopio UT4/Yepun en Paranal.
doctorado empezando era el momento de encontrar
una beca y un tema de tesis.
Había varias opciones y una de ellas era una beca
que se ofertaba para el laboratorio dependiente del
Centro de Astrobiología que esta situado en el campus
de ESAC (por aquel entonces LAEFF: Laboratorio
de Astronomía Espacial y Física Fundamental). La
convocatoria era para hacer la tesis con el Dr. David
Barrado y Navascués.
Fui al LAEFF a entrevistarme con David, y la
experiencia no pudo ser más distinta a la de mi primer
día en ESAC. David no me enseñó su lado de amor a
la ciencia, sino sus facetas directa y competitiva. Me
dejó muy claro que allí yo estaba pidiendo un trabajo
y que tenía que aprender a venderme si quería llegar
a algún lado en el mundo de la ciencia. Chocamos
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ojos se acostumbraran a la oscuridad, y que admirara.
¡Ahí estaba! Lo que quería desde que fui por primera
vez a ESAC: ¡me enamoré del cielo austral! En ese
momento decidí que Chile y los observatorios del
ESO tenían que ser mi hogar a no muy largo plazo.
LA CIENCIA
Figura 3. La residencia es literalmente «un oasis en el desierto».
en todos los aspectos que uno se puede imaginar y
salí del LAEFF pensando que sería muy complicado
trabajar juntos y que de todos modos no me tenía que
preocupar por ello, porque estaba claro que él nunca
me iba a ofrecer la beca.
Por estos giros que tiene la vida, sí que me ofreció
la beca; la acepté, y el paso de los años dejó claro que
uno no debe fiarse de las primeras impresiones. Ninguna relación estudiante–director de tesis es perfecta;
pero estoy bien segura de que ahora mismo no estaría
donde estoy (con exactamente el trabajo que quería
tener, en el ESO) si no fuera por él.
La primera vez que fuimos a observar juntos al
Observatorio de La Silla (uno de los dos observatorios del ESO en Chile, el pionero y más cercano a La
Serena), me dijo que me quedara un rato a la intemperie en el camino a la residencia; que dejara que mis
Figura 2. Panorámica con los cuatro UT más cuatro AT. (Cortesía de Daniel Asmus)
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Mi principal campo de investigación es el estudio
de la formación de enanas marrones, esos objetos
intermedios entre estrellas y planetas. Lo que trato
de contestar es a preguntas del tipo: ¿se forman con
mecanismos físicos parecidos a los que dan lugar a
las estrellas? ¿Se forman más bien como los planetas?
¿Cuántas de estas enanas marrones son los centros
de sistemas similares, hasta cierto punto, a nuestro
Sistema Solar? ¿Los discos de los que se forman estas
enanas marrones evolucionan igual que el disco que
una vez transfirió su masa para contribuir a formar
nuestro Sol? Para contestar a estas preguntas lo que
hacemos es tomar gran cantidad de datos de enanas
marrones jóvenes y comparar las propiedades que
podemos derivar de estos datos con las de las estrellas
y planetas para buscar analogías y diferencias.
Un campo algo transversal, en el que estoy involucrada en menor medida, es en la búsqueda de cinturones de Kuiper similares al de nuestro Sistema Solar
alrededor de estrellas del mismo tipo (temperatura y
luminosidad) que el Sol y bastante cercanas, de modo
que estos cinturones de polvo puedan ser resueltos por
imagen directa. Es un tema tremendamente interesante, porque básicamente ya no nos contentamos con
buscar planetas de cualquier tipo en torno a cualquier
clase de estrella (lo cual incluso hoy en día puede
seguir sonando a muchos como ciencia-ficción). Los
avances tecnológicos son tales que con satélites como
Herschel (una misión ESA) podemos ver, y de hecho
estamos viendo, estos cinturones tremendamente
tenues que de acuerdo a los estudios teóricos pueden
ser explicados como el resultado de la formación de
sistemas planetarios. Estos tipos de discos llamados
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discos de deshechos/escombros se conocían desde
hace tiempo, pero con los instrumentos que se usaban
hasta hace muy poco, la mayoría de los discos detectados contenían siempre mucho más material que el
que suponemos compone nuestro cinturón de Kuiper,
y, por tanto, no eran completamente «análogos» de
nuestro Sistema Solar en este sentido.
Volviendo a mi principal línea de investigación,
en el transcurso de mi tesis estudié una zona del cielo
particularmente interesante: la región de formación
estelar asociada con la estrella masiva (múltiple)
Lambda Orionis (la cabeza de Orión). De ésta podemos aprender mucho sobre la génesis y los primeros
pasos en la evolución de las estrellas, ya que está
compuesta de varias nubes moleculares, todas jóvenes, pero con distintas edades. El estudio del cúmulo
central (llamado Collinder 69) fue especialmente
revelador ya que nos condujo a la compilación de
la Función Inicial de Masas espectroscópica más
completa para un cúmulo joven publicada hasta ese
momento. El estudio de la distribución de masa de
un cúmulo es especialmente interesante porque puede
darnos indicios de cuál de los mecanismos de formación propuestos para los objetos de menor masa debe
haber sido el dominante.
El por qué nos interesa saber cómo se forman las
enanas marrones en particular es bastante simple.
Hoy en día tenemos una idea bastante consensuada
de cómo se forman las estrellas como el Sol, pero
la cuestión de cómo se forman los objetos de masa
mucho mayor o mucho menor no tiene una única
respuesta en absoluto. Por lo que respecta a las
enanas marrones, las hipótesis para formar una
estrella (según el esquema clásico bien aceptado
por la comunidad astronómica) pasan porque en un
determinado momento, en las nubes moleculares
que conforman nuestra Galaxia, en ciertos puntos
comienza un colapso gravitatorio que dará lugar a
la futura estrella. Para que esto ocurra debe haber un
mínimo de masa conglomerada en estos puntos, si
Figura 4. El espejo primario de ocho metros de diámetro del UT4/Yepun.
no el equilibrio local de la nube no se romperá. Esta
masa crítica es denominada masa de Jeans, y en las
nubes moleculares que conocemos es cercana a una
vez la masa del Sol. La pregunta es obvia entonces,
¿cómo podemos crear entonces objetos con masas
0,08 veces menores que esa masa crítica? (0,08 veces
la masa del Sol es aproximadamente la frontera en la
que un objeto no podrá mantener la combustión de
hidrogeno de manera estable en su núcleo y pasará a
denominarse enana marrón).
Los principales mecanismos que los investigadores teóricos proponen hoy en día para explicar la
formación de las enanas marrones se pueden describir
muy resumidamente y simplificando como sigue:
► Una posibilidad apunta a que las enanas
marrones son objetos que se estaban formando en
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Figura 5. Penitentes de nieve en torno al radiotelescopio APEX del ESO (cerca del alto de Chajnantor, donde reside ALMA). La extrema sequedad y el continuo
viento procedente constantemente de la misma orientación permiten que estas estructuras sobrevivan durante mucho tiempo.
sistemas múltiples con otras estrellas pero fueron
expulsados de estos grupúsculos por interacciones
dinámicas antes de que se hicieran con suficiente
masa de su entorno para convertirse realmente en
estrellas (quemando hidrógeno de manera estable en
sus núcleos).
► Otra posibilidad es que se formaran como
una versión escalada de los planetas; es decir, que
se constituyeran a partir del material del disco en
torno a una estrella masiva y posteriormente fueran
expulsadas de este disco (de nuevo puede que por
interacciones dinámicas con otros objetos formados
de la misma nube molecular).
Figura 6. El Astroday es un evento que se realiza todos los años en La Serena con contribuciones de todos los grandes observatorios de la región para acercar la astronomía al publico
general. En la foto, Astroday de 2010 junto a Dimitri Gadotti y Margaret Moerchen.
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► Una tercera teoría formula, otra vez,
que las enanas marrones son estrellas fallidas en el
sentido que son estrellas que acretan materia de sus
discos, pero a la vez que este proceso ocurre, una
estrella masiva situada en la vecindad «barre» con
sus poderosos vientos el material que forma ese disco
y finalmente la proto-estrella no consigue aglutinar
suficiente material como para tener la combustión
estable de hidrógeno en su núcleo y permanece entonces como enana marrón.
► Finalmente otros grupos apoyan la teoría
de que invocando mecanismos adicionales (como
el añadir turbulencia a la nube molecular inicial) se
pueden generar aumentos en la densidad local que
consigan disminuir la masa de Jeans. Por tanto, en
estas condiciones ambientales, las enanas marrones
se formarían según el esquema clásico que aceptamos
para las estrellas de tipo solar.
La conclusión del análisis en Collinder 69 fue que
no existen evidencias que apoyen la idea de que las
enanas marrones se forman principalmente por un
mecanismo distinto al de las estrellas.
Otro interesante resultado derivado del estudio de
los miembros más jóvenes del cúmulo central (que
aún tienen discos de material girando en torno a ellos)
fue que no es probable que en esa región hubiera una
explosión de supernova cinco millones de años atrás
como sugirieron otros estudios hace diez años.
Una de las lecciones importantes aprendidas de
la tesis fue que, para poder llegar a conclusiones
robustas, es necesario tener muestras completas de
objetos. Pequeños sesgos en tus muestras pueden
cambiar totalmente tus conclusiones finales. Con
esta idea en mente, hace algo menos de un año pasé
a formar parte de un equipo con un proyecto muy
ambicioso para realizar un cartografiado espectroscópico de una gran cantidad de regiones de formación
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estelar. Este proyecto consiguió una cantidad casi
sin precedentes de tiempo para usar el espectrógrafo
multifibras FLAMES (montado en el telescopio UT2/
Kueyen de Paranal) de una manera exhaustiva a lo
largo de dos años.
El análisis de esta ingente colección de datos va
a requerir de una sólida base de astro-estadística e
inferencia. En cierto modo, con este proyecto vuelvo
a mis «orígenes matemáticos», lo cual me hace bastante ilusión.
A PIE DE TELESCOPIO
Mi trabajo en ESO consiste en que la mitad
de mi tiempo me dedico a mi ciencia (mi casa y
mi oficina están en Santiago de Chile), y la otra
mitad a dar apoyo al observatorio de Paranal y
descansar después de los turnos en la montaña.
El trabajo en el observatorio para los astrónomos
está estructurado en dos tipos de turnos; de día
y de noche. Durante el día nos preocupamos de
tomar todas las calibraciones necesarias para
poder eliminar la «firma» de los instrumentos en
los datos, de modo que el astrónomo que vaya
a usarlos para su ciencia esté realmente viendo
efectos relacionados con sus objetos de estudio y
no con los instrumentos o el telescopio.
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Figura 7. Una espectacular puesta de Sol en la plataforma, con los astrónomos disfrutándola
antes de volver a la sala de control para «comenzar la noche».
El trabajo de día puede resultar tedioso en
algunos casos, pero en Paranal nadie se aburre
si no quiere, porque siempre hay algún ingeniero
encantado de enseñarte las entrañas de algún ins-
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Figura 8. Navidad de 2010 en Paranal. Yo estaba de soporte en UT4 para mi visitante Tobias
Schmidt y tuvimos una visita muy simpática.
trumento que estén ajustando en ese momento.
Básicamente uno puede aprender tanto en Paranal
como esté dispuesto a preguntar.
En la noche el trabajo es bastante distinto,
sobre todo en la cadencia de la toma de decisiones.
Cada astrónomo que está en la sala de control está
asignado a uno de los grandes telescopios para el
manejo de los instrumentos. En Paranal hay cuatro
telescopios de ocho metros; además de ellos hay dos
telescopios más pequeños (de aproximadamente
cuatro y dos metros y medio) para cartografiado y
otros con diámetro mucho menor con los que de
manera habitual se hace interferometría. En determinadas ocasiones durante el año también se hace
interferometría con los telescopios de ocho metros,
haciendo de Paranal uno de los pocos lugares del
mundo capaces de este logro tecnológico.
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Cuando estamos en turno de noche, llegamos
a la sala de control antes de la puesta de Sol para
tomar algunas calibraciones y ver que todo está
preparado y funcionando. Una vez que la noche
empieza, el nivel de alerta en la sala de control
aumenta bastante. Estamos trabajando en uno de
los mejores observatorios del mundo, la presión
para conseguir tiempo en los telescopios de ocho
metros es extremadamente alta y no podemos
permitirnos perder nada de tiempo. Durante la
noche se dan dos alternativas: si tenemos un
astrónomo visitante, él viene con su programa
de ciencia y su estrategia y nosotros tratamos de
asesorarle para que obtenga, si puede ser, incluso
mejores resultados que los planeados. Si la noche
es de servicio, entonces el astrónomo asignado al
telescopio va seleccionando, según las condiciones
atmosféricas, qué programa es el más adecuado
para ser observado (teniendo en cuenta también la
calificación que la ciencia del programa ha recibido del comité experto). De modo que nuestras
principales tareas son seleccionar los programas,
ejecutarlos y comprobar que la calidad de los datos
se corresponde con las expectativas.
Una vez el crepúsculo matutino comienza, los
ánimos se relajan un poco, terminamos los programas que podemos, tomamos las últimas calibraciones y poco a poco abandonamos la sala de control
rumbo a la residencia para el merecido descanso.
La residencia de Paranal es un verdadero oasis
en el desierto, y cada vez que se entra después de
haber estado toda la noche trabajando, uno no puede
evitar la cálida sensación de sentirse en casa.
La espectacular posibilidad de trabajar en ESO
Chile me ha permitido mejorar mis habilidades
observacionales y entender de un modo mucho más
completo los instrumentos que uso para obtener
datos para mi propia ciencia. Además de esto, lo
que es más importante –y, por tanto, me llevaré más
marcado cuando vuelva a Europa– la interacción
con mis colegas y con los astrónomos visitantes y
el esfuerzo puesto en tratar de comprender lo más
profundamente los programas de servicio para así
poder ejecutarlos lo mejor posible, me han hecho
una astrónoma mucho más completa de lo que era
cuando llegué a Chile.
Cuando uno focaliza demasiado su atención en
un problema muy concreto muchas veces pierde
perspectiva, y eso mismo te lleva a no encontrar
soluciones. Mi paso por el ESO de momento ha
producido en mi el efecto contrario, me ha proporcionado una amplia perspectiva de la astronomía
que espero me ayude a encontrar mis respuestas.
Así de emocionante es la vida en Paranal, que
con más de diez años a las espaldas se maneja
en «velocidad de crucero», con lo que os podéis
imaginar cómo es la vida en ALMA donde todo
es nuevo y revolucionario o cómo será cuando el
gran gigante, el E-ELT, abra su descomunal ojo.
¡Seguiremos informando!