Ciencia bajo demanda

En días recientes asistí al informe de actividades que presentó el rector Alfonso Esparza Ortiz de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). Esta institución cuenta con una población de 90 mil estudiantes. Las universidades públicas del país se enfrentan a múltiples problemas sociales, presupuestales, de actualización del conocimiento que imparten, etc., así que cuando logran llevar a cabo su responsabilidad de educar con calidad, además de generar proyectos importantes, me recuerdan la admiración y gratitud que le tengo a la UNAM. Esta deuda que tenemos millones de mexicanos por la formación cuasi gratuita que hemos recibido y nos ha dado tantas oportunidades de desarrollo.

Durante el informe tuve la fortuna de sentarme al lado del vicerrector Ygnacio Martínez Laguna, bio-tecnólogo, y me platicó sobre algunas investigaciones de su especialidad que se llevan a cabo en la BUAP. Una fue sobre los nuevos bio-fertilizantes. En trabajo de campo se detectan en suelos productivos el tipo de consorcios bacterianos que permiten fijar el nitrógeno en el café, la caña de azúcar, el maíz, el nopal y las papas. Una vez que se detectan qué tipo de bacterias son claves para fijar el nitrógeno en las distintas variedades, se produce un bio-fertilizante microbiano para recubrir las semillas. El resultado es que no sólo las semillas se desarrollan bien, sino que la cantidad de fertilizantes químicos que los agricultores le deben adicionar a los cultivos se reduce a la mitad. El Dr. Martínez Laguna también me comentó cómo la BUAP realiza un programa de recuperación de suelo sembrando agaves; estos tienen raíces muy extendidas y, al cabo de algunos años, la calidad del suelo donde crecen se ha fortalecido a tal punto que puede reforestarse la zona con plantas endémicas originarias como los encinos, ya que con los suelos mejorados tienen mejores posibilidades de prosperar.

El informe del rector Alfonso Esparza Ortiz inició con los honores a la bandera y pudimos entonar el himno acompañados con la orquesta de la institución. Siguió la proyección de un video estético acompañado por una bailarina. El reporte no consistió en una serie de estadísticas y datos que, por cierto, están en la página de la institución. Se enfatizó la importancia de fortalecer la investigación en la BUAP y su vinculación con la industria, en particular la farmacéutica. Posteriormente, el rector Esparza Ortiz continuó con las estrategias que aplica para fortalecer la igualdad de género por medio de actividades culturales sobre el respeto. Hubo una sección muy conmovedora donde se presentó cómo la institución tiene brigadas de alfabetización en varios municipios, no sólo para adultos, sino también para niños con diversas discapacidades que no les permite acudir a la escuela.

Me pareció muy atinado que la institución ofrezca salidas alternativas para alumnos que sólo cursan tres años de carrera, con la opción de obtener un diploma técnico; sobre todo por la posibilidad que los estudiantes tienen de retomar la licenciatura más adelante. Otro aspecto que me resultó fundamental fue el acompañamiento que se les brinda a los estudiantes tanto psicológico como académico; a cada joven se le da seguimiento, y tiene un tutor que lo asiste con la finalidad de garantizar que recibe la actualización requerida para un buen desempeño.

Más tarde me enteré y constaté que sigue en construcción un gran edificio para los asuntos administrativos y cómo los distintos inmuebles de la BUAP del centro histórico se transformarán en instituciones culturales. También supe que la institución contará con dos canales de televisión, lo cual es un reto enorme, al mismo tiempo que es una manera espléndida de divulgar la cultura, sobre todo si se mantienen autónomos y conservan la calidad que provee la academia.

Una gran universidad no se improvisa, hay miles de aspectos que deben cuidarse, de tal manera que forme alumnos con una cultura universal y posibilite que continúen aprendiendo por sí mismos, adaptándose a la realidad cambiante.

Por cierto, las dos últimas veces que he viajado a Puebla, el Popocatépetl me ha sorprendido con una exhalación; es impresionante observar cómo en unos minutos se forma un cono de vapor de agua de cenizas de varios kilómetros de altitud; durante el amanecer se tiñe de tonos rozados, ofreciendo un espectáculo deslumbrante ¡para quienes lo observamos a distancia!

Las estrellas brillan porque producen reacciones termonucleares en el núcleo. Esta radiación no sólo produce luz, sino presión suficiente para mantenerlas “infladas”. Cuando en las estrellas mucho más masivas que el Sol agotan el combustible, la estrella se apaga; y debido a que deja de producir presión suficiente para soportar la masa que rodea al núcleo se colapsa. Parte de la materia al caer hacia el centro rebota y sale volando al espacio, formando una envolvente. El resto de la materia se comprime a tal grado que los protones se fusionan con los electrones formando exclusivamente neutrones. El resultado de la “muerte” de la estrella es una estrella de neutrones rodeada de una envolvente en expansión, el proceso se llama explosión de supernova.

En ocasiones, la estrella de neutrones es tan masiva que la presión impide sostener a la materia común, a los neutrones como tales, y se forma un hoyo negro. En una estrella de neutrones una cucharadita de azúcar pesaría 100 millones de toneladas. Si una estrella de neutrones tiene un diámetro de 30 km y una masa mayor a 2.16 masas solares, se convertirá en un hoyo negro. Se llama J070+6620.

¡Se acaba de descubrir una estrella de neutrones de 2.14 masas solares, la más masiva que se conoce!

Las estrellas de neutrones que se pueden observar directamente son los pulsares. Son objetos que giran a alta velocidad, en este caso, 347 veces por segundo. Puesto que tienen campos magnéticos intensos, poseen auroras, es decir, secciones más brillantes. Conforme la estrella gira, su brillo varía. Midiendo la variación del brillo, como si se tratara de un faro, puede determinarse la frecuencia del giro.

Para determinar la masa de esta estrella se hizo un análisis detallado de sus pulsos. Resulta que una estrella enana blanca está en órbita en torno de J070+6620. La enana blanca también es una estrella en las etapas finales de su evolución, es el núcleo de una antigua estrella como el Sol que perdió su atmósfera, ya no genera reacciones termonucleares; está en proceso de enfriamiento.

Los pulsos en radio frecuencias de J070+6620 se modifican ligeramente al pasar por la vecindad de la enana blanca de camino a la Tierra. Esto permite determinar no sólo la masa de la estrella de neutrones sino también la de la enana blanca.

Este tipo de descubrimientos es fundamental para dar certeza a los trabajos teóricos sobre la estructura de las estrellas de neutrones y la relatividad general.

Uno de los grandes retos a los que se enfrentan tanto la física como la astronomía en este siglo es el llamado problema de la materia oscura. Si observamos el movimiento de las estrellas de las galaxias y sumamos la cantidad de materia visible que emite radiación como los planetas, estrellas, lunas, gas y polvo, la masa total no es suficiente para mantenerlas unidas –sólo el 5% es materia visible, el 23% materia oscura, y el 72% energía oscura–; se deberían estar evaporando, perdiendo gas y estrellas. Tampoco podemos explicar, con sólo observar la luz de las galaxias, cómo pudieron conglomerarse, en lo que se conoce como la telaraña cósmica; una estructura en forma de filamentos que rodea inmensos huecos. La fuerza de gravedad de la materia visible no es suficiente para explicarla. Cabe mencionar que aun sumando la masa de todos los hoyos negros a la de las estrellas y el gas, no sería suficiente para mantener unidas a las galaxias ni la existencia de la telaraña cósmica.

Existen dos maneras de explicar la fuerza de gravedad invisible. La primera es que la Ley de la gravitación universal no es la misma a distancias muy pequeñas, como la del sistema solar, y las mayores, como las de las galaxias o el universo. La otra invoca un tipo de materia que no interactúa con la radiación, responsable de generar la fuerza de gravedad faltante. A ésa me referiré.

La materia oscura tendría que ser insensible a la radiación electromagnética al no emitirla, absorberla ni reflejarla. Se ha invocado a dos tipos de materia oscura, la fría y la caliente, ambas compuestas por partículas subatómicas.

La materia oscura fría estaría compuesta por partículas con velocidades mucho menores que la velocidad de la luz, y la caliente, con velocidades cercanas a ésta. Hasta ahora los modelos teóricos han favorecido la materia oscura fría porque explica mejor la estructura de las galaxias, por ejemplo, las espirales rodeadas de halos de gas a millones de grados y brazos ricos en formación estelar. La materia oscura fría también permite modelar mejor la telaraña cósmica. A pesar de haber construido numerosos laboratorios en distintos países, empleando distintas técnicas, no se ha logrado descubrir ninguna partícula de materia oscura; no parece interactuar más que gravitacionalmente con la materia común.

Así que ahora se está apelando a la materia oscura caliente, la cual estaría constituida por partículas conocidas como los neutrinos. Son partículas muy ligeras comparadas con los electrones, se desplazan a velocidades cercanas a las de la luz y muy de vez en cuando interactúan con la materia común. En laboratorios terrestres se han detectado neutrinos provenientes del Sol, de explosiones de supernova y discos de materia en torno de hoyos negros súper masivos de los centros de las galaxias. Ahora se están buscando en los halos de las galaxias y la telaraña cósmica.

A los científicos mexicanos les preocupa la falta de apoyo decidido de la administración actual a la ciencia. No sólo ha habido recortes presupuestales, sino parece haber una tendencia para limitar la libertad de investigación y la vinculación entre la ciencia y la industria, fundamentales para que México transite a una sociedad del conocimiento. Nos da la impresión que el gobierno no valora la ciencia y no emplea su poder para resolver algunos problemas apremiantes del país, como la energía, el agua, o los problemas de las mujeres.

Durante años se ha hecho un gran esfuerzo para incorporar a más mujeres a carreras científicas, tecnológicas, ingeniería y a las matemáticas. Se ha trabajado con niñas y jóvenes para convencerlas a ellas y a sus padres de que pueden dedicarse a estas carreras, que son y serán de gran demanda con la Cuarta Revolución Industrial. Con los nuevos recortes presupuestales no podrán contratarse a las mujeres que están terminando sus doctorados y posdoctorados tanto en México como en el extranjero; así que nuestras jóvenes talento migrarán o tendrán que desperdiciar su preparación que con tanto trabajo lograron obtener por esfuerzo propio y por las becas que el gobierno mexicano les otorgó.

En general, quienes han gobernado el mundo y tomado las grandes decisiones, han sido hombres y, por tanto, se han descuidado los intereses de los demás géneros. Existen muchos asuntos que debería abordar la ciencia para facilitar la calidad de vida de todos, y que si hubiese más mujeres en la ciencia se tratarían.

Ahora las mujeres tenemos menos hijos, por eso el número de periodos menstruales que tenemos a lo largo de nuestra vida ha aumentado. No se ha estudiado a fondo lo que implica. Sería ideal investigar cómo evitar los cólicos y sus causas para evitar el dolor que padecen millones de mujeres cada mes. A las madres les preocupa la salud de sus hijos. Saben que en México hay una epidemia de diabetes que sus descendientes pueden heredar, también están al tanto de que aumenta la leucemia infantil y se ha ralentizado la investigación para producir vacunas contra el zika y el dengue. Si se limita la biotecnología en México no se avanzará en curas para estos males que generan tanto sufrimiento.

En el ámbito tecnológico, dado que México es una nación exportadora de autopartes y está incorporando a más mujeres a la Guardia Nacional, podría dedicar parte de su esfuerzo científico y tecnológico en diseñar cinturones para autos y chalecos antibalas adecuados a la anatomía femenina. Las pruebas para detectar de manera temprana el cáncer de mama son incómodas; si fueran más amigables incrementaría el número de mujeres en hacerse los estudios. Con el aumento de los crímenes sería deseable diseñar métodos menos cruentos para las pruebas de violación que practica el Ministerio Público. En fin, mucho avanzaría el país si se dedicara inversión en ciencia y tecnología para mujeres.

Disminuir el presupuesto a ciencia y tecnología, y poner trabas a la autonomía, evitará que se avance en la igualdad de género.

La radiación que emiten los astros es la principal fuente de información con la que contamos para estudiarlos. Se analizan en toda la gama del espectro electromagnético, en todo el rango de energía, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio. Cada fuente cósmica produce energía diferente que depende de sus condiciones físicas; así, las partículas aceleradas por los campos magnéticos intergalácticos lanzan rayos gamma, las estrellas como el Sol desprenden luz visible, y el gas frío arroja ondas de radio.

Hoy (21 de junio) un grupo ruso-alemán colocará un satélite en órbita equipado con siete telescopios para obtener un mapa en rayos X de todo el firmamento. Ya existen satélites destinados a captar rayos X, gracias a los cuales se han descubierto colisiones entre objetos compactos como hoyos negros y estrellas de neutrones. Otros satélites han analizado los halos de las galaxias que emiten este tipo de radiación, debido a que están compuestos de gas a millones de grados de temperatura. Este telescopio SRG (Spectrum-Roentgen-Gamma) generará un mapa de toda la bóveda celeste que no sólo permitirá descubrir hoyos negros, estrellas de altas temperaturas, los halos de las galaxias, y los que circundan a los cúmulos de galaxias; como si fuera poco, también los filamentos que los unen en la telaraña cósmica. Se espera que a finales de este año se tendrá un mapa completo del cielo. Los telescopios repetirán esta hazaña cada seis meses, así, después de cuatro años, se contará con ocho mapas de la totalidad de la bóveda celeste, con lo que se espera observar cambios como los que ocurren en los hoyos negros súper masivos de los núcleos de las galaxias, que son más brillantes sólo en las ocasiones cuando absorben la materia de los objetos que se les acercan.

Aunque el nombre del satélite incluye Gamma, en esta ocasión no observará frecuencias tan altas, el nombre se mantuvo por razones históricas en honor de los grandes astrónomos soviéticos que predijeron la existencia de los rayos X ultra energéticos, producto de fuentes celestes: los rayos gamma.

Uno de los problemas abiertos de la astronomía es la aceleración del universo. El espacio se está dilatando; entre más alejadas están las galaxias se desplazan a mayor velocidad. La energía que produce esta expansión es el 70% de lo que compone al cosmos, se llama oscura puesto que se desconoce su naturaleza. Cuando se cuente con mapas en rayos X de toda la bóveda celeste se podrá analizar este gran reto de la ciencia: ¿cuál es la fuente de energía más abundante del universo, la responsable de su expansión acelerada?

El mapa tridimensional que se generará con los datos del SRG incluirá 100,000 cúmulos de galaxias y los filamentos incandescentes que las unen. Cada cúmulo posee miles de galaxias y cada galaxia cien mil millones de estrellas. Además de este mapa, el SRG analizará las 700,000 estrellas que emiten rayos X de la Vía Láctea.

Un cohete ruso Protón-M será el responsable de colocar al satélite en órbita. Los equipos de astrónomos alemanes y rusos analizarán por separado los datos de los dos hemisferios de la bóveda celeste y después de comparar los resultados los publicarán en conjunto.