“Todas las ganas que uno le pone a la enseñanza tienen sus frutos”

Siempre les traigo notas científicas, esta tiene algo muy particular porque las raíces de Carlos Gabriel son gualeyas, algo que no me esperaba, pero fue una linda sorpresa para mí. Él es físico de partículas, investigó lo extremadamente pequeño, que a su vez se relaciona con la astronomía (a lo que se dedicó luego) y hasta con la medicina, aprendamos un poco de Carlos y su extraordinario trabajo.

D.L: Biografía de Carlos

J.C: Me llamo Juan Carlos (Cali) Gabriel y soy argentino, hijo y nieto de gualeyos, nacido en Cañada de Gómez, provincia de Santa Fe, donde viví mi infancia y adolescencia. A los 20 años en 1976 tuve que irme del país y terminé estudiando física en Alemania, allí hice mi tesis doctoral en física de partículas elementales. En el Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg realicé un posdoctorado en partículas, pero luego por razones prácticas (no conseguía un trabajo en esa área que fuera satisfactoria, ya tenía dos nenas y no quería un trabajo por corto tiempo teniéndome que mudar) comencé a trabajar en otro Max-Planck, esta vez de astronomía, todo esto mientras buscaba trabajo relacionado con el campo en el que me había formado. Cuando encuentro una oportunidad de trabajo, en lo que iba a ser el acelerador de partículas más grande del mundo, en Texas, ese proyecto se cancela en la semana en la que yo debía realizar una charla para que me ofrecieran el puesto.

Entonces me quedé con la tarea de construir un centro de datos para un proyecto espacial de la ESA (Agencia Espacial Europea) en ese Max Planck de Astronomía

(Alemania) y este trabajo fue metiéndome en lo que se llama astronomía infrarroja, participando en la creación de un observatorio (ISO, Infrared Space Observatory) que se lanzó finalmente en el año 1995 (yo empecé a trabajar en 1991 en este proyecto). En 1993 obtuve un puesto de personal científico en la ESA y me mudé a España, donde se llevaron a cabo las operaciones científicas del satélite ISO. En 1999 me cambio al proyecto XMM-Newton, que es un satélite de observación espacial de rayos X. Este satélite tiene muchos instrumentos a bordo, pero un solo Software de análisis científico común a todos ellos. Y estuve a cargo de ese Software de análisis durante 20 años aproximadamente.

Al poco tiempo de comenzar en el programa XMM-Newton me invitan a dar clases para una organización que se llama COSPAR (Committeeon Space Research), que nació en los años 50 durante la guerra fría con el fin de promover el diálogo científico entre profesionales en ciencias espaciales del este y el oeste. En estos cursos se enseña a estudiantes de países en desarrollo a analizar datos (en este caso en astronomía de rayos X), todo esto con el fin de que cada vez más científicos de esos países puedan realizar trabajos de alta calidad, todo esto basado en que los datos son públicos y fácilmente accesibles. En el caso del XMM-Newton, como en tantas otras misiones científicas espaciales modernas, es tanta la cantidad de información, que se mantiene en archivos abierta a quien quisiera utilizarlos., Claro que hay que aprender a analizarlos y por eso la necesidad de esos cursos, que en ese programa se extendieron a todos los campos de las ciencias espaciales. Hoy estoy jubilado de la ESA y encabezo el comité que maneja ese programa, que sigue con su tarea de promover el trabajo científico a través de cursos de formación en distintos países en desarrollo, incluido Argentina.

Ahora estamos comenzando con un nuevo proyecto diseñado por mí, basado en la utilización de pequeños satélites, que ofrecen la posibilidad de hacer ciencia a muy bajo costo, especialmente interesante para países en desarrollo. De hecho, en Argentina también se trabaja ya con pequeños satélites, incluso estudiantes de una escuela secundaria de Buenos Aires, desarrollaron un proyecto de este tipo. La nueva iniciativa de COSPAR, con la que estamos comenzando, fomenta el desarrollo de laboratorios satelitales en distintos establecimientos educativos.

D.L: ¿Hay alguna experiencia especial que haya surgido de estos cursos?

J.C: Hay una historia muy interesante relacionada con un taller de astronomía de rayos X en China. Una alumna china encontró una observación del satélite XMM-Newton en el archivo, que le llamó poderosamente la atención. La observación era de una remanente de supernova, o sea una estrella que ha finalizado su ciclo de vida, se vuelve inestable y explota. Dependiendo de su masa, puede transformarse en una estrella de neutrones, como era el caso de esta observación. En el campo que contiene la imagen de esa observación hay, fuera del remanente, un objeto muy brillante. Ella se da cuenta de que ese mismo campo había sido observado antes, un año atrás, y al analizar la imagen ve que ese objeto brillante no está, y que por lo tanto se trata de lo que en astronomía se llama un objeto transiente. Analizando las particularidades de ese objeto, cómo varía con el tiempo y sus características espectrales, se llega a la conclusión de que se trata del noveno magnetar descubierto hasta ese momento., Los magnetares son objetos muy particulares, estrellas de neutrones con altísimos campos magnéticos, sólo se conocían 8 hasta ese momento y ella descubre el noveno, o sea que su descubrimiento en nuestro curso fue comparable a como si encontráramos un planeta nuevo en el Sistema Solar. Este magnetar, era de los 9 el que giraba más lento teniendo una periodicidad de 12 segundos. Nosotros hicimos una nota de prensa de esto que salió en todo el mundo.

La conclusión terrenal que yo saco de todo esto, es cuán importante es tener archivos de datos que ya fueron analizados pero que pueden ser revisitados, lo importante que es tener herramientas de análisis para poder extraer cosas nuevas y quizás lo más importante de todo que los datos obtenidos no se queden solamente en un grupo reducido de científicos, sino que sean públicos para que toda persona capacitada en poder analizarlos pueda accederlos. Si me preguntas qué es lo más importante que he vivido en mi vida de educador, es probablemente esta ocasión donde esta alumna llegó a nuestro curso y dijo “Carlos, he encontrado una observación rara”. Es decir, todas las ganas que uno le pone a la enseñanza tienen sus frutos.

D.L: ¿Cómo se trabaja con un observatorio espacial, desde la Tierra?

J.C: Primero tengo que decirte que, lo que llega a los observatorios espaciales son fotones (partículas de la luz) y que para que lleguen la cantidad necesario como para que la observación tenga valor científico, se debe apuntar a un mismo objeto durante un tiempo (en el caso de rayos X varias horas). La calibración de todos los instrumentos se realiza en Tierra, antes de su lanzamiento y se prosigue con observaciones en el espacio.

El observatorio del que hablamos primero, ISO, se lanzó en el año 1995 y las operaciones científicas se llevaron a cabo desde España. Estas operaciones tienen que ver con todas las observaciones que se van a realizar. Los astrónomos profesionales independientes hacen propuestas justificando científicamente el valor de determinadas observaciones, las propuestas son analizadas por un comité y si son aceptadas se programan para ser realizadas en algún momento del año (normalmente los ciclos son anuales), ya que el satélite sólo puede observar una porción del cielo en cada época, y hay que ir programándolo para que observe los distintos puntos del espacio observable.

Este proceso se realiza meses antes de que la observación tenga lugar, se programa segundo a segundo, las observaciones son muy costosas teniendo en cuenta el alto costo inicial de construcción de un satélite más el costo de las operaciones. La observación técnica se basa en qué filtro se va a usar, cuánto tiempo, qué elementos del observatorio se van a usar para observar ese objeto y durante cuánto tiempo, entre otras cosas.

Cuando se realiza la observación, los datos van bajando automáticamente a la Tierra para su posterior análisis para crear mapas (imágenes) y otros productos científicos (espectros, curvas de luz, etc) de lo que se observó, con esos datos los astrónomos realizan sus investigaciones. El filtrado o limpieza de los datos que llegan, se hacen con sistemas de análisis de datos que son particulares para cada misión, ya que en general todas tienen características muy particulares. Yo trabajé en el diseño y realización de esos programas para la ESA, pero con el fin de que ese sistema se utilice en cualquier computadora. De esa manera cualquier astrónomo puede trabajar individualmente con ese programa siendo él mismo quien “limpia” y analiza esos datos que llegan del espacio, de acuerdo a su interés científico particular.

D.L: ¿Por qué se lanzan observatorios al espacio?

J.C: La información que recibimos de un objeto a través de un telescopio son ondas electromagnéticas. Esas ondas tienen que ver con las condiciones físicas del objeto que

observamos y van en orden de baja a alta energía desde ondas de radio a rayos gamma, pasando por microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta y rayos X. Si el objeto por ejemplo es muy caliente (100.000°C a 20.000.000°C) las ondas estarán en el rango de los rayos X, si está a temperaturas de -200°C a 5030°C emitirá en infrarrojo. Nosotros desde la Tierra solo podemos observar solamente en el rango del espectro visible y algo de infrarrojo, así como de radio, porque todas las otras frecuencias son prácticamente totalmente absorbidas por la atmósfera. Por eso si quiero observar objetos en esas frecuencias, ya sea porque solamente son observables en ese rango o porque quiero ver diversas características de ese objeto en distintas frecuencias, necesito poner observatorios fuera de la atmósfera, en el espacio. La atmósfera terrestre también juega un poco en contra de observaciones en el rango visible desde la Tierra porque “deforma” la luz de los objetos que llegan a un observatorio terrestre y eso complica el correcto análisis, por eso también se envían observatorios de luz visible al Espacio, como el Hubble, aunque resulta mucho más económico un observatorio terrestre en este caso.

D.L: ¿Podrías explicarnos qué es una partícula? ¿Cómo interactúan las partículas y si el conocimiento de las mismas tiene aplicaciones prácticas, por ejemplo, en la medicina?

J.C: Los positrones son partículas elementales que son las antipartículas del electrón, nuestro universo estable está conformado por partículas que son: electrones, protones y neutrones que forman los núcleos de los átomos. Esos protones y neutrones no son partículas elementales, sino que están compuestos por quarks. En el Modelo Estándar de Física de Partículas se encuentran los quarks y los leptones que son familias de partículas ¿Qué son? Bueno, son los componentes básicos de la materia y que forman otras partículas, por ejemplo, un átomo, ese átomo se junta con otros para formar moléculas, las moléculas se juntan formando estructuras y eso termina siendo nuestro

Universo.

Los átomos tienen mucho espacio, aunque cueste imaginarlo, para tener una idea más racional, el núcleo de un átomo (donde están los neutrones y protones) ocupan un lugar como el que ocupa un grano de arroz en el medio de una cancha de fútbol que sería el tamaño del átomo. Todo el espacio sobrante es por donde se mueven los electrones. O sea que está casi vacío.

Las partículas interactúan a través de las 4 fuerzas que conocemos en la naturaleza: la gravedad, la fuerza electromagnética, la electrodébil, y la fuerza nuclear fuerte. El conocimiento de las leyes que regulan estas interacciones nos han permitido desarrollar muchos aprovechamientos prácticos.

Por ejemplo, el método clínico que se llama Tomografía por Emisión de Positrones (PET), donde al paciente se le inyecta una solución que produce positrones que nos ayudan a un diagnóstico tridimensional mucho más preciso que una tomografía clásica.

También existen tratamientos de tumores basados en radiación con protones, que son más eficaces en muchos casos que la radiación clásica con rayos X. El avance en física de partículas ha sido alcanzado fundamentalmente con aceleradores donde, por ejemplo se hacen chocar partículas para crear nuevas y estudiarlas. El desarrollo de la física de

los últimos 50 o 60 años, está muy “empujado” por la física de partículas porque fuimos a lo más profundo.

Gracias Carlos por tu tiempo y por la amigable charla que tuvimos. Siempre es un placer hablar con personas tan sabias y que dedican su vida a la ciencia, ojalá podamos encontrarnos cuando vuelvas nuevamente a la ciudad de tus raíces.