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ENTREVISTA AL DR. TORRELLES ARNEDO
Recientemente, un grupo internacional de astrónomos integrado por investigadores mejicanos chilenos, españoles y estadounidenses, ha observado por vez primera una burbuja de vapor de agua cuyo tamaño es equivalente al de todo nuestro Sistema Solar.

Tal nube ha sido detectada en una región de la Vía Láctea, nuestra Galaxia, de gran actividad de formación de estrellas: la constelación de Cefeo, a 2000 años luz de distancia de la Tierra, y se halla rodeando a una de estas estrellas en formación. La nube además posee unas características que la hacen extremadamente peculiar: tiene forma esférica, su temperatura asciende a 500 ºC y se está expandiendo a una velocidad de unos 32000 kilómetros por hora.

Para averiguar más acerca de este espectacular fenómeno, nos hemos puesto en contacto con uno de los investigadores españoles que ha participado en su descubrimiento, el Doctor José María Torrelles Arnedo, investigador del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) y miembro investigador del CSIC.

El Dr. Torrelles es Licenciado en Física y Doctorado en Ciencias y su área de disciplina es la rama de la Astrofísica. Dentro de este ámbito sus investigaciones se han centrado en la física del Medio Interestelar, la formación estelar, las nebulosas Planetarias y las Galaxias.

Recientemente ha coordinado una propuesta de participación española en el interferómetro Atacama Large Millimeter Array (ALMA), que la OCYT ha resuelto finalmente positivamente el pasado Marzo del 2000. Así mismo ha ejercido el cargo de Delegado español en el Grupo de Radioastronomía del Foro de Megaciencia de la Organización para la Cooperación de Desarrollo Económico (1997-1999) y ha ostentado el cargo de Vicedirector del Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC (1994-1995).

El Dr. Torrelles además ha realizado diversas estancias en el Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, EE.UU) así como en diferentes observatorios internacionales sitos en Estados Unidos, Méjico, Alemania Fed., Chile, Japón, y España. José María coordina además su actividad investigadora con una actividad paralela en la docencia, impartiendo cursos de doctorado y dirigiendo Tesis Doctorales.

¿QUÉ SE HA HALLADO EXACTAMENTE?

El astrofísico español, nos desvela en esta entrevista las características del descubrimiento, de dónde procede el agua observada en el mismo o qué se conoce realmente del nacimiento de las estrellas, entre otras cuestienos realmente interesantes.

TERRA - ¿Qué se ha hallado exactamente?

Dr. Torrelles Arnedo - Lo que hemos encontrado es una burbuja esférica de H2O expandiéndose y que envuelve a un embrión estelar en la constelación de Cefeo.

Esta burbuja la hemos descubierto a través de la emisión maser ("microwave amplification by stimulated emission of radiation") de las moléculas de vapor de agua que forman en el cielo una estructura de arco, la cual se ajusta a una circunferencia con una precisión de 1/1000.

La interpretación física más sólida de ese arco de moléculas de agua es que esta estructura es parte de una esfera en la que la emisión del agua proviene de su superficie. Sólo una esfera vista desde cualquier ángulo de visión proyectaría en el cielo una circunferencia perfecta.

T. - ¿Qué características posee esta burbuja que la hacen tan especial?

Dr. T. A. - La burbuja se expande a una velocidad de 32.000 kilómetros por hora y tiene un gigantesco tamaño de 18.000 millones de kilómetros, comparable al tamaño de nuestro Sistema Solar.

Aunque este tamaño es gigantesco para las escalas que nos movemos en la Tierra, no deja de ser un tamaño pequeño cuando se compara con las enormes escalas de nuestra Galaxia.

Además hemos logrado observar cómo era esta burbuja cuando solamente habían transcurrido 33 años desde que fue expelida, un tiempo muy corto cuando se compara con las escalas temporales de millones de años, características de la evolución estelar.

Lo sorprendente desde el punto de vista científico, y lo que ha motivado su publicación por la prestigiosa revista Nature (año 2001; vol. 411, pag. 277), es la esfericidad de esta burbuja en expansión, algo muy difícil de explicar con los actuales modelos teóricos de formación estelar.

T. - ¿De dónde procede el agua observada?; ¿es acaso expulsada por la propia estrella?

Dr. T. A. - Como comentaba anteriormente, esa burbuja la hemos descubierto sólo a través de la emisión de las moléculas de agua. Por eso la llamamos "burbuja de agua". Un cálculo aproximado nos lleva a que esa burbuja contiene una masa en agua comparable a toda el agua existente en la tierra en ríos, mares y océanos.

Pero esto no significa que las únicas moléculas que hay en esa burbuja sean las de agua. Creemos que por cada molécula de agua puede haber del orden de 10.000 a 100.000 moléculas de hidrógeno molecular, que es el principal componente de las nubes moleculares donde tiene lugar el nacimiento de estrellas.

Hay también otras moléculas en esas nubes moleculares (p.ej., monóxido de carbono, amoníaco...). Es decir, la molécula de agua no es una molécula extraña o rara: su existencia en el medio interestelar se conoce desde hace más de treinta años.

Creemos que las moléculas de agua que observamos en la burbuja provienen del propio material que rodea al embrión estelar. Este embrión estelar, mediante un proceso físico desconocido hasta ahora, barre, expulsa hacia fuera ese material en forma esférica. Esto es lo relevante del descubrimiento: la no esperada esfericidad de un proceso de expulsión de material.

EL NACIMIENTO DE UNA ESTRELLA

TERRA - Brevemente, ¿qué sabemos en la actualidad acerca del nacimiento de las estrellas?

Dr. Torrelles Arnedo - Desde hace décadas se sabe que las estrellas recién nacidas expulsan materia en forma de chorros bipolares. Estas expulsiones de material se explican como consecuencia del propio proceso de formación estelar.

Así, una estrella se forma por acrecimiento de material interestelar, el cual debido a la fuerza de gravedad se va acumulando en el centro, formando el embrión estelar. Pero una parte de este material queda en rotación en torno al embrión estelar (lo que se conoce en términos astronómicos como protoestrella), formando un disco de gas y polvo que al final del proceso dará lugar a un sistema planetario orbitando en torno a la estrella.

Debido a la acción combinada de este disco, y posiblemente del campo magnético existente, el material sobrante, en vez de caer sobre la estrella, es desviado de su trayectoria y es acelerado a grandes velocidades, siendo expulsado por los polos, en dirección perpendicular al disco protoplanetario. De este modo se autoregula y se estabiliza la masa de la estrella que finalmente se formará en el centro.

T. - ¿Cómo puede ayudar este descubrimiento a esclarecer nuestros conocimientos sobre el nacimiento de las estrellas?

Dr. T. A. - La visión reflejada en el punto 4 es la visión que los astrónomos tenemos o que teníamos hasta ahora acerca del proceso de formación estelar. Pero en este esquema no encaja el hecho de que una estrella aparezca rodeada de una burbuja perfectamente esférica, formada por material que ha expulsado durante el proceso de formación estelar.

Quizás el objeto que hemos encontrado sea un caso excepcional, no lo podemos descartar, pero si resulta que esta etapa de expulsión de materia esférica es habitual en otras estrellas en formación, habrá que revisar las teorías actuales. En cualquier caso, habrá que encontrar un mecanismo físico que explique, al menos para este caso, porqué un objeto que nace rodeado de un medio tan inhomogéneo es capaz de expulsar una burbuja de materia con una simetría tan perfecta.

EXPULSIÓN DE AGUA EN LAS ESTRELLAS DE AVANZADA EDAD

TERRA - Era ya conocido el fenómeno de la expulsión de agua en las estrellas de avanzada edad, pero nunca se había observado en las estrellas embrionarias. ¿Qué papel juega esta emisión de agua en las estrellas en estadio evolutivo más avanzado?; ¿qué características posee la burbuja de agua que emiten? y ¿en qué se diferencia su expulsión con la recién hallada perteneciente a la estrella en formación?.

Dr. T. A. - Efectivamente, expulsiones esféricas de materia se habían encontrado asociadas con estrellas en sus últimas etapas de evolución. Ahí el proceso físico que origina esas expulsiones de materia es bien conocido y explicable desde el punto de vista teórico.

Esencialmente en esas estrellas la expulsión se origina por la lenta evaporación de las capas externas de la estrella que está muriendo. Pero esta expulsión esférica de materia en un embrión estelar nunca antes se había observado y teóricamente no se espera que estén actuando los mismos procesos físicos en una estrella al nacer que en una estrella al morir.

Es también de resaltar que aunque en las estrellas más evolucionadas se ha observado expulsión esférica, no se ha encontrado en ellas una simetría tan perfecta como la que hemos encontrado en este embrión estelar de la constelación de Cefeo. T. - ¿Nos puede citar algunos ejemplos de estrellas de avanzada edad en las que ya se conocía tal fenómeno?.

Dr. T. A. - Algunos ejemplos se pueden encontrar en el artículo "The Circumstellar Environment of Evolved Stars as Revealed by Studies of Circumstellar Water Masers", por Kevin Marvel (Publications of the Astronomical Society of the Pacific, v.109, p.128).

¿CÓMO SE HA OBSERVADO EL FENÓMENO?

TERRA - ¿En qué principios se basa el sistema VLBA que ha permitido la observación de la burbuja?.

Dr. Torrelles Arnedo - El Very Long Baseline Array (VLBA) del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) de National Science Foundation (NSF) de EE.UU, es un radiointerferómetro compuesto por diez radiotelescopios (cada uno de 25 metros de diámetro), situados uno en Hawaii, otro en St. Croix (Islas Vírgenes, Caribe) y los ocho restantes en el continente norteamericano.

Los diez radiotelescopios se controlan remotamente, todos ellos apuntando hacia la misma región del cielo. Los datos recogidos se graban en cintas especiales y más tarde se combinan en un ordenador especial llamado correlador.

La enorme distancia que hay entre los radiotelescopios permite alcanzar resoluciones angulares de hasta 0.4 milisegundos de arco, una resolución angular doscientas veces mejor que la que obtiene el telescopio espacial Hubble. ¡Con este poder de resolución angular uno sería capaz de leer las inscripciones de una moneda de cinco pesetas a una distancia de 4000 kilómetros!

T. - ¿Proseguirán las observaciones de esta burbuja?. ¿Con qué objetivo?. ¿Sospechan de alguna otra zona donde pudieran hallar fenómenos similares?

Dr. T. A. - Sí. De hecho nos han asignado cinco tandas más de observación con el VLBA para estudiar la evolución de esta sorprendente burbuja. No sabemos cómo va a evolucionar, si cuando la observemos de nuevo ésta ya no estará, o incluso es posible también que el embrión estelar haya expulsado otra burbuja. En fin, existen muchas posibilidades fruto del desconocimiento que tenemos sobre qué proceso físico ha producido esta misteriosa expulsión de materia en forma esférica.

T. - De forma general, ¿en qué otras partes del Universo podemos hallar agua y cómo llegó hasta allí?

Dr. T. A. - Como he comentado anteriormente las moléculas de vapor de agua son muy comunes y abundantes en el medio interestelar, tanto de nuestra Galaxia como de otras galaxias.

T. - Esta última pregunta la dejamos a su elección: algún comentario que considere que se debe hacer o alguna opinión personal.

Dr. T. A. - Este ha sido un estudio muy complejo y laborioso, que no habría sido posible llevar a cabo por una sóla persona, y todos los participantes coincidimos en que el resultado ha sido el fruto de la colaboración de todo un equipo.

Esta unión no ha sido esporádica, sino que la mayoría de los miembros del equipo llevamos colaborando regularmente en diferentes proyectos desde hace 10-15 años, e incluso algunos de nosotros desde hace más de 20 años.

Es por ello que quiero resaltar los nombres de los diez investigadores del equipo internacional participantes en este trabajo, citados en el orden en que decidimos conjuntamente firmarlo.

Son concretamente: José María Torrelles (España), Nimesh A. Patel (EE.UU), José Francisco Gómez (España), Paul T. P. Ho (EE.UU), Luis Felipe Rodríguez (México), Guillem Anglada (España), Guido Garay (Chile), Lincoln Greenhill (EE.UU), Salvador Curiel (México) y Jorge Cantó (México).