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¡Buenas tardes, habitantes de este Universo Paralelo! Hoy dedicamos esta edición a los agujeros negros, los más fascinantes objetos del universo.
En esta edición de Universo Paralelo nos acompaña la doctora en Física, y experta en agujeros negros, Carla Henríquez, que nos contará acerca de las colosales colisiones entre agujeros negros que nuestros detectores de ondas gravitacionales observan.
En nuestra imagen de la semana tenemos una hermosa visión del centro de la galaxia, lugar en donde habita un agujero negro enorme, de millones de veces la masa del Sol. La radiación X que emite es percibida por el telescopio Chandra, que orbita la Tierra, regalándonos maravillosas imágenes.
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Crédito: SXS https://www.black-holes.org/gw150914
¿Alguna vez has lanzado una piedra a una laguna tranquila? Debido al impacto de la piedra sobre la superficie del agua, se generan ondas que se mueven desde el lugar del impacto en todas direcciones. Esto es similar a lo que sucede cuando se producen ondas gravitacionales en el universo.
Apenas meses después de que Albert Einstein publicara su teoría de la Relatividad General en 1915, él mismo predijo la existencia de estas ondas que se propagan a través del espacio a la velocidad de la luz.
El año 2015 se reportó la primera detección de este tipo de ondas, las cuales fueron producidas por un evento muy extremo: la colisión de dos agujeros negros y su posterior fusión a más de mil millones de años luz de distancia. Este logro científico provee a la humanidad de más herramientas para continuar explorando el universo y los objetos astronómicos que habitan en él. Las ondas gravitacionales permiten también “observar” objetos que no producen luz, como los agujeros negros.
Hasta el momento, las ondas gravitacionales detectadas corresponden a eventos de coalescencia de objetos compactos binarios: dos estrellas de neutrones o dos agujeros negros que orbitan entre sí, por ejemplo.
En abril de este año, el observatorio LIGO reportó los resultados de una medición realizada en 2023, en la que se observa la coalescencia de dos objetos compactos: uno de sus componentes con una masa de 1.2 a 2.0 masas solares y el otro componente de 2.5 a 4.5 masas solares.
Durante años, científicos han propuesto una brecha para las masas de los objetos compactos observados por medio de ondas gravitacionales: para los agujeros negros, se predice una masa mínima de 5 masas solares y para las estrellas de neutrones, una masa máxima de 3 masas solares. Por lo tanto, la coalescencia registrada corresponde, muy probablemente, a la de una estrella de neutrones y a un agujero negro.
Quipu en el Museo Machu Picchu, Casa Concha, Cusco
En las enigmáticas tierras del antiguo imperio Inca, una red de cuerdas y nudos, conocida como quipus, gobernaba la vida y los destinos de una civilización. Estos quipus permitían organizar información de acuerdo al número, orden y color de los nudos.
Pero más que simples artefactos de contabilidad, eran una manifestación temprana del poder de los datos. A través de estas cuerdas entrelazadas, los incas registraban desde cosechas hasta tributos, permitiendo una administración precisa y efectiva en vastas extensiones de terreno montañoso.
Desde entonces, el impacto de los datos en la vida en comunidad no ha dejado de crecer. Un estudio reciente de la OECD, sobre el acceso y el intercambio de información para fomentar innovaciones a nivel mundial, estima que los datos de los sectores público y privado generan beneficios sociales y económicos por un valor de entre el 1% y el 2,5% del PIB.
En los días modernos, sin embargo, la vasta y compleja red de datos digitales que circulan por nuestros sistemas informáticos ha traído consigo una explosión de datos sin precedentes, generando un universo de ceros y unos que, correctamente interpretados, puede revelarnos verdades ocultas y guiarnos hacia decisiones más sabias.
Hoy, los datos son el pulso de nuestras sociedades. Desde el tráfico urbano hasta la atención médica, pasando por la educación y el cambio climático, la capacidad de recolectar, analizar y aplicar datos es esencial para el bienestar y el progreso.
Sin embargo, este poder no está exento de desafíos. La privacidad, la equidad y la ética son consideraciones cruciales en nuestra búsqueda por dominar los datos. Como los antiguos quipucamayocs –los guardianes y lectores de los quipus–, los científicos de datos y los responsables de políticas públicas de hoy tienen una responsabilidad inmensa. Deben asegurar que los datos se utilicen para el bien común, evitando la manipulación y el abuso.
Los datos pueden iluminar caminos que de otro modo permanecerían oscuros, pueden revelar patrones y conexiones invisibles a simple vista, y pueden, en última instancia, ayudarnos a construir un mundo más equitativo y sostenible. Un mundo donde los datos, mucho más que informarnos, nos guíen hacia un mundo mejor.
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. En esta edición, entrevistamos al matemático, Dr. Iván Rapaport.
–¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?
-Soy hijo de una ingeniera industrial en la Universidad de Chile. La razón por la cual a los 18 años me vi matriculado en esa misma Escuela de Ingeniería debe haber sido más freudiana que académica. Nunca supe realmente cómo terminé ahí. Pero tuve la suerte de pasar por el Plan Común (dos años comunes para todas las especialidades). Eso me dio tiempo para entender dónde realmente estaba y cuál era mi vocación. Por una parte, descubrí el mundo de los teoremas y las demostraciones.
Me pareció fascinante. Las demostraciones minimalistas y precisas tienen un valor estético, son elegantes. Y todo ser humano, cuando la descubre, se ve atraído por la belleza. Por otro lado, sufrí mucho con un curso que existía en ese entonces: dibujo técnico (ya no existe). Me lo aprobaron por secretaría porque me había ido bien en los cursos físicos y matemáticos. Yo jamás habría aprobado dibujo técnico, aunque me hubiesen permitido cursarlo una infinidad de veces. Toda esa experiencia que acabo de describir me hizo ver, entender, que lo mío eran las matemáticas.
– ¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?
-Los trabajos de Alan Turing y John von Neumann –dos de los matemáticos más célebres del siglo XX– permitieron entender formalmente la noción de algoritmo. A partir de ahí fue posible comprender las limitaciones de los algoritmos, lo que no pueden hacer.
Los problemas que no pueden ser resueltos por algoritmos se llaman indecidibles. Mi primer trabajo (en el contexto de mi tesis de doctorado) consistió justamente en demostrar la indecidibilidad de algunos problemas ligados a la evolución de ciertos sistemas dinámicos.
-¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?
-Para esta pregunta hay solo una respuesta posible: la inteligencia artificial. La IA no es un problema. Es una fuente de innumerables problemas y temas de investigación, que van mucho más allá que mi especialidad, los algoritmos.
Quizás, junto con la emergencia del lenguaje, la aparición de la IA es lo más importante que nos ha ocurrido como especie. Me parece –pero aquí no hay argumentos, solo percepciones– que la IA es un hito todavía más importante que el de la Revolución Industrial o que el nacimiento de la agricultura.
El desafío que plantea la inteligencia artificial lo entendemos todos nosotros, no tengo para qué explicarlo yo: muy pronto estaremos obligados a buscarle un sentido a nuestra vida en el planeta, porque tarde o temprano todo lo que hacemos hoy día va a poder ser hecho de mejor manera por máquinas.
-¿Cuál es la pregunta que te desvela como científico?
-El problema más importante de mi área se conoce como el problema “P=NP”. Hay una manera simple de explicarlo. Suponga que usted recibe unas 100 piedras con sus pesos anotados con una tiza. Suponga que le piden ordenar esas piedras en una fila de mayor a menor peso. ¿Cómo lo haría? Seguramente es una tarea que podría ejecutar tranquilamente.
Imagínese ahora que le pidieran hacer otra cosa: dividir las piedras en dos grupos, de modo tal que la suma de los pesos de cada uno de los dos grupos sea la misma. ¿Cómo lo haría? Cualquier cosa que intente le tomaría más tiempo que la edad del universo. De esto último estamos seguros, pero nadie lo ha podido demostrar. Este problema me desvela a mí y a buena parte de mis colegas.
Rayos X: NASA/CXC/Univ. of Chicago/S.C. Mackey et al.; Radio: NRF/SARAO/MeerKAT; Procesamiento de Imagen: NASA/CXC/SAO/N. Wolk.
Parece una pintura abstracta. Pero extrañamente, si se fija en los créditos, no dice “óleo sobre tela”. Es una imagen astronómica. En realidad son dos. Los azules provienen de datos del observatorio de rayos X Chandra, los rojos del telescopio MeerKAT, sensible a las ondas de radio.
Note que la mancha blanca es parte de una región de mucha actividad cromática, que se extiende horizontalmente a lo ancho de la imagen. Este es el plano de la galaxia, donde observamos más estrellas, y, por lo tanto, muchos más fenómenos responsables de la emisión de ondas de radio, que aquí vemos como una furiosa tormenta de fuego.
La importancia científica de esta imagen, sin embargo, es la que se muestra en un cuadrado, en la parte superior. Allí, un grupo de astrofísicos identificó una “chimenea”, a través de la cual los gases calientes que expulsa el centro de la galaxia se liberan.
La violenta colisión entre el flujo de gas caliente y los gases más fríos que encuentra en su camino producen la emisión de rayos X, que vemos ampliada en el recuadro. Los gases escapan en dirección perpendicular al del plano galáctico, formando el filamento que observamos en brillante color celeste.
The Event Horizon Telescope (EHT) collaboration.
– La fotografía es el retrato más reciente del agujero negro Sagitario A*, que habita el centro de nuestra galaxia. No me canso de observarla. Hay tanta física allí. Hay, además, una larga historia de avances tecnológicos, de cooperación internacional, de esfuerzos públicos y privados. Es el culmen del trabajo que la ciencia hace sin razones directas, sin promesas sociales de ningún tipo. Simplemente para entender, para maravillarse con el universo.
– Los agujeros negros son los objetos más oscuros del universo. Difícil de imaginar, salvo cuando uso mis auriculares con cancelación de ruido, que me hacen experimentar el lugar más silencioso del universo. Esos fueron creados por Amar Bose en 1964 y son una obra maestra de la ingeniería acústica.
Para esta edición le pedí a una colega que recomendara algo. Fue la doctora Paula Vizoso, bioquímica, quien aceptó el desafío, recomendando el libro de 1985 de Orson Scott Card, El juego de Ender (Alfaguara, 2018), y la película que se hizo en 2013 basada en la novela.
Este es un libro que leí con mis hijos años atrás. Fue escrito por Orson Scott Card, y luego, en 2013, se hizo una versión cinematográfica.
La película presenta varias dimensiones dignas de valorar en los tiempos presentes, desde la perspectiva de la neurociencia y la psicología, la genética, la manipulación humana y la exploración tecnológica y espacial.
Ender, el protagonista, es experto en simulaciones de batallas en videojuegos. Entre los libros que leí, este es el primero que utiliza esta experiencia como una ventaja de supervivencia. Y, claro, un amante de los videojuegos se somete voluntariamente a un entrenamiento, por ejemplo, para comandar naves espaciales en una guerra contra una raza alienígena.
Ender en sí es un líder innato, que explora diferentes formas de liderazgo. A pesar de esto, no está exento de cometer errores. Los acepta y los enfrenta como desafíos, mostrándose humilde, pero sólido, reafirmando la confianza entre los suyos y contribuyendo así al éxito de su equipo.
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