Importancia del Trabajo de Alex V. Filippenko

Hoy en la mañana escuché al Capitán Roel Ayala Mata en el programa de Sergio Ocampo en XEUAG RADIO UNIVERSIDAD DE GUERRERO 840 Khz. AM 1000 W.

Aquí complemento lo que dijo el Capitán, para contextualizar el trabajo del Profesor de Astronomía de Berkeley, que pronto nos visitará.

En 1998 dos grupos científicos, el equipo de Búsqueda de Supernovas de Gran Corrimiento al Rojo (HZT, por sus siglas en inglés) y el Proyecto de Cosmología de Supernovas (SCP, por sus siglas en inglés), descubrieron que las estrellas en explosión distantes están más lejos de lo esperado. Esto implica que la expansión del Universo actualmente se está acelerando. Se buscan estas estrellas, llamadas supernovas, porque cada una emite tanta luz como una galaxia completa en unos cuantos días. El Profesor de Astronomía Filippenko era miembro de ambos grupos. Una de sus contribuciones importantes fue obtener el espectro en el telescopio Keck de las supernovas que eran candidatas para ser de gran corrimiento al rojo, determinando si realmente son supernovas, y midiendo su corrimiento al rojo. Ambos grupos llegaron a sus conclusiones más o menos al mismo tiempo, aunque el HZT, donde se quedó Filippenko después de cambiarse del SCP, anunció y publicó sus resultados primero.

He expresado la opinión de que este trabajo se merece el Premio Nobel de Física - por cierto este mes en Estocolmo se dará el Premio por Física al trabajo en fibras ópticas y CCDs - que ayudan grandemente a la Astronomía. Aquí escribo mis razones para considerarlo para esta distinción, explicando la importancia del descubrimiento, que la revista Science consideró el "Mayor Avance Científico de 1998".

Para empezar: este descubrimiento es una continuación del trabajo de Edwin Hubble y Allan Sandage, ambos trabajando en California como Alex en el mismo problema - "La Expansión del Universo". En el Instituto Tecnológico de California (Caltech), probablemente la institución científica más importante en la Astronomía de los EEUU, donde los estudiantes y profesores colaboran estrechamente con la NASA, Alexei V. Filippenko obtuvo su doctorado en 1984 con el Prof. Wallace Sargent. Anteriormente obtuvo una Licenciatura en Artes en Física de la Universidad de California, en Santa Bárbara, donde lo conocí como estudiante no graduado, cuando yo era estudiante graduado en el Departamento de Física, puesto que él es casi once años más joven que yo. Terminó ahí en 1979.

Los colaboradores del Prof. Filippenko desarrollaron los métodos para usar a las supernovas como velas estándar. Si ve como se apaga la estrella, en unos pocos días, sabe cuánta luz mandó, obteniendo así las distancias entre sus galaxias y la nuestra. Alex mostró al principio de los 1990s, que las supernovas tipo Ia tienen una mayor dispersión en el valor máximo de sus luminosidades de lo que se suponía, por lo que no podían usarse como "velas de referencia", o "velas estándar" al menos que se les aplicaran algunos factores de corrección. Estas correcciones fueron desarrolladas después y aplicadas por sus colaboradores. Desde mediados de los 1980s, Filippemnko ha estado estudiando supernovas en la UC Berkeley, y empezando a finales de los 1990s ha usado un telescopio robótico para encontrar docenas cada año. Es Profesor en su Alma Mater, UC, en la Unidad de Berkeley, cerca de San Francisco, como seis horas en auto, desde Santa Bárbara, puesto que California es un estado inmenso. Santa Bárbara está como a seis horas de la Unidad de Los Ángeles. Caltech está cerca de Los Ángeles. Es ahora el Profesor Distinguido de Astronomía Richard y Rhoda Goldman, en U.C. Berkeley.

Con las herramientas de hardware y software desarrolladas por los grupos HZT y SCP, por fín fue posible observar el mayor número de supernovas lejanas en la Historia de la Humanidad. Con unas díez de éstas, dentro de las cuáles estaba la más lejana jamás medida, su joven colaborador, Adam Riess, nacido casi díez años después que él, finalmente encontró algo inesperado. Las supernovas más lejanas no se alejaban con la velocidad esperada. No siguen la ley de Hubble, se estaban alejando de nosotros aceleradamente.

Tiene muchas citas a su trabajo por otros astrónomos. Alex es el número 1 de esa lista, y por cierto el mexicano Carlos S. Frenk fue el número 8. Hay más sobre Carlos más abajo.

Si esta fuera la única contribución hecha por Filippenko, se merecería el Premio al que me refiero aquí. Sin embargo sucede que no hay maneras fáciles para explicar el descubrimiento.

Ahora escribo sobre teoría cosmológica. ¿Qué quiere decir que el Universo se expande?

El primero en proponer las ecuaciones que permiten explicar ésto, fue Albert Einstein en 1915.

Aquí puede ver al Prof. Einstein usando el telescopio de 100 pulgadas de Monte Wilson en California; Edwin Hubble es el que está enmedio.

En esta visita de Einstein a Hubble, Einstein se convenció de que el Universo es dinámico, no estático como pensó anteriormente. Einstein pasó unos días en Caltech, en Pasadena, cerca de Disneylandia.

De acuerdo a la llamada Teoría de la Relatividad General, el Universo con la materia conocida antes del trabajo de HZT y SCP, se debería expander para siempre a velocidad constante o desacelerarse. No es posible acelerarse.

Para explicar esta aceleración, la manera más sencilla en la Teoría de la Gravedad de Einstein, es con la llamada Constante Cosmológica. Dependiendo del signo de esta constante podría haber un efecto repulsivo o uno atractivo. Estamos interesados en el repulsivo, puesto que el resto de la Teoría ya explica la atracción gravitacional.

El descubrimiento de Adam Riess, por el cuál debe ganar el Premio Nobel, quiere decir que necesitamos la Constante Cosmológica.

La importancia de este descubrimiento es que no conocemos ningún tipo de materia que produzca repulsión cósmica. La Constante Cosmológica de Einstein no corresponde a ninguna forma de materia conocida hasta ahora, aún menos en tiempo de Einstein y Hubble, i.e. en los 1920s.

Para terminar esta nota quiero introducir a un nuevo personaje en la trama. Es el Prof. Carlos S. Frenk.


Su hermano Julio es muy famoso en México, puesto que fue el Secretario de Salud, en el "gabinetazo" de Vicente Fox. Actualmente Julio es el Director de la Escuela de Salud Pública de Harvard, en Boston Massachusetts, y Carlos es el Profesor Ogden de Física Fundamental y Director del Instituto de Cosmología Computacional en la Universidad de Durham e Investigador Principal del Consorcio Virgo . Ambos estudiaron en la UNAM. Parece que la UNAM, no tiene la capacidad de retener a algunas de sus estrellas.

Carlos Frenk pues, fue uno de los primeros en usar supercomputadoras para cálculos cosmológicos, i.e., del Universo completo con la Gravedad de Einstein. Con sus colegas de varios países, demostró que es necesario tener dos nuevos tipos de materia y energía para explicar las observaciones de HZT y SCP. Anteriormente a este trabajo computacional, uno debe reconocer a Fritz Zwicky en los 1930s, y a Vera Rubin en los 1960s... y muchos otros en los 1980s y 1990s.

Los nombres dados a estas dos incógnitas son Materia Oscura, y Energía Oscura. El resultado de Frenk, es que la materia de la que estamos hechos, que era conocida hasta el gran descubrimiento de la Aceleración Universal por HZT y SCP, es mínima. Esta llamada materia bariónica, en la sopa de Frenk, sólo es la sal, como un 4% del total. Aún esta pequeña cantidad está principalmente dispersada como gas en todo el Universo conocido. Sólo un 10% de este 4%, se encuentra en la forma más conocida, principalmente estrellas y hoyos negros, y muy poco como planetas como la Tierra; por cierto se conocen más de 400 sistemas solares en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

El gran misterio para teóricos como yo, es encontrar qué es la Energía Oscura, y por éso, agradezco a mi amigo Alex, por haberme brindado la oportunidad de buscar una explicación de la Materia y la Energía Oscuras.

¡Gracias Alex!
P.D. Quiero reportar que el espejo, pulido bajo la supervisión del Prof. José Luis Pérez Mazariego durante el taller en el Instituto Tecnológico de Chilpancingo, ya fue útil para observar Io - una luna de Júpiter - tres noches diferentes, cada vez ha estado en posiciones diferentes, puesto que su año alrededor de Júpiter es 1.8 días terrestres.