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Si la materia oscura llena el universo, los astrónomos deberían ver los rayos gamma que produce. Hasta ahora no se han materializado tales pruebas. Entre los eventos más dramáticos del universo están la muerte de las estrellas cuando colapsan para formar agujeros negros, y la colisión de agujeros negros entre sí. Estos eventos son tan violentos que sacuden el firmamento, generando ondas gravitatorias que oscilan por el cosmos. También generan enormes estallidos de neutrinos que a veces pueden captarse desde los telescopios gigantes de neutrinos en la Tierra. Pero aunque estos eventos son fascinantes, no sólo porque casi con toda certeza implican una física más allá de nuestro conocimiento, son extremadamente difíciles de observar. Esto se debe a que los neutrinos y las ondas gravitatorias son notablemente tímidos. Los neutrinos normalmente pasan a través de la Tierra. De hecho, los astrónomos sólo han detectado una vez neutrinos más allá del Sistema Solar y eso fue hace casi 25 años durante una supernova conocida como SN1987A. Pero los neutrinos son muy sociables en comparación con las ondas gravitatorias. Los físicos nunca han visto una onda gravitatoria, a pesar de gastar cientos de millones de dólares en máquinas diseñadas para ello. Por suerte, hay una tercera forma de estudiar estos eventos extremos usando los rayos gamma, fotones de energía ultra-alta. El padre de todos los telescopios de rayos gamma es el Telescopio Espacial Fermi, que ha estado escrutando el cosmos desde la órbita baja de la Tierra desde hace tres años. Por lo que, qué mejor momento para hacer recuento de sus hallazgos, dicen Luca Baldini del Instituto Nacional Italiano para Física Nuclear en Pisa, y algunas colegas. Estos chicos representan la colaboración internacional que hay tras Fermi, por lo que deberían saber algo. Fermi tiene una visión única del universo. A través de sus ojos, el cielo arde con una luz constante y difusa de rayos gamma. Aproximadamente el 70 por ciento de los mismos están generados por rayos cósmicos de alta energía que impactan en materia de nuestra galaxia. El resto procede de más allá, de procesos que aún no comprendemos. Superpuesto a este fondo, Fermi también ve estallidos ocasionales de rayos gamma procedentes de eventos violentos que están, aunque brevemente, entre los más brillantes del universo. Estos espectáculos de fuegos artificiales son nuestra ventana a las condiciones más extremas del cosmos. Estos estallidos de rayos gamma se cree que liberan el equivalente energético a la masa de nuestro Sol en un solo segundo, probablemente cuando estrellas gigantes colapsan para formar agujeros negros o cuando colisionan agujeros negros o estrellas de neutrones. Fermi, hasta el momento, ha visto varios cientos de estos estallidos en energías que se extienden seis órdenes de magnitud, siendo el más alto un evento del 10 de mayo de 2009 que produjo fotones con una energía de 31 GeV, el máximo observado en el espacio. No se sabe exactamente qué mecanismo crea una luz de tal energía, pero más datos seguramente serán de ayuda. Fermi también está transformando nuestra comprensión de los núcleos galácticos activos: Los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. Combinando las observaciones de Fermi de las llamaradas procedentes de estos objetos con observaciones en otras longitudes de onda, los astrónomos han demostrado que sea cual sea el mecanismo que genera los rayos gamma, también genera otra luz. Pero los resultados más controvertidos de Fermi tratan de la materia oscura. La idea es que las partículas de materia oscura deberían aniquilarse produciendo rayos gamma. Esto debería producir líneas de rayos gamma en frecuencias específicas, pero Fermi no ha encontrado pruebas de ello. Más pruebas llegan desde las galaxias enanas, que no son fácilmente observables en la parte visible del espectro debido a que están compuestas principalmente de materia oscura. Pero Fermi debería ser capaz de captar los rayos gamma que genera esta materia oscura. Hasta el momento se han observado pocas pruebas de esto y Baldini y compañía publicarán pronto estas pruebas negativas. Ésta es una prueba tentadora que físicos y astrónomos por igual están aún digiriendo. Su tarea es calcular si las pruebas están ahí y Fermi no puede verlas o si no están en absoluto. La visión del universo de Fermi es una forma única de estudiar la materia oscura, que proporciona un contrapunto fascinante de los experimentos terrestres. Esto es algo que merece la pena ser vigilado.

Artículo publicado el 17 de junio de 2011 en la web del IAC http://www.iac.es/divulgacion.php?op1=16&id=680 La explicación más probable sostiene que el estallido puede deberse a la ruptura de una estrella próxima por el agujero negro supermasivo del centro de la galaxia Gracias a las mediciones del Gran Telescopio Canarias (GTC), gestionado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), se obtuvo el primer espectro que sirvió para determinar la distancia al objeto y caracterizar la galaxia en que se encuentra. El pasado 28 de marzo, el satélite Swift (NASA) alertaba de la detección de una inusual emisión de rayos gamma. En un principio se creyó que se trataba de uno de los ya conocidos estallidos de rayos gamma – o GRBs, de sus siglas en inglés -, que suelen asociarse con la muerte de estrellas muy masivas y pierden intensidad en cuestión de minutos. Pero Sw 1644+57 no solo mantuvo su luminosidad, sino que se reactivó otras tres veces en 48 horas y muestra una intensidad nunca vista en todas las longitudes de onda, desde rayos gamma hasta radio. Tras un primer análisis quedó claro que no se trataba de un GRB y que su explicación requería de algún nuevo tipo de fuente desconocida hasta la fecha. Un grupo internacional de astrónomos, en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), publica esta semana en la revista Science Express los resultados de un estudio intensivo del objeto que atribuye su origen a un mecanismo nunca visto y relacionado con el agujero negro supermasivo en el núcleo galáctico. Gracias a las mediciones del Gran Telescopio Canarias (GTC), gestionado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), se obtuvo el primer espectro que sirvió para caracterizar la galaxia en que se encuentra el objeto y a qué distancia: unos 3800 millones de años luz. El GTC es el mayor telescopio óptico infrarrojo del mundo, con un espejo primario de 10,4 metros de diámetro. Pocas horas después del estallido, los investigadores emplearon instrumentos en tierra para localizar la contrapartida en óptico de la emisión en rayos gamma. Los datos obtenidos con los telescopios GTC (La Palma), Gemini-North (Hawaii) y Keck (Hawaii) desmintieron la hipótesis inicial que ubicaba el evento dentro de nuestra galaxia. Se inició entonces una campaña internacional de seguimiento para dilucidar la naturaleza de Sw 1644+57 con algunos de los más avanzados instrumentos disponibles, como el satélite de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el Very Large Baseline Array (VLBA). Los investigadores hallaron que el objeto emitía con fuerza en todo el espectro electromagnético, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio, y lo ubicaron en las densas regiones centrales de la galaxia. La intensidad, duración y carácter variable Sw 1644+57 lo convertían en un objeto astronómico sin precedentes que, dada su posición, parecía estar relacionado con el agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia. El pico máximo de brillo correspondería a un agujero negro de unas diez mil millones de masas solares lo que, sin embargo, supera la masa total de la propia galaxia e indica que en los alrededores del agujero negro ha debido producirse una intensa fulguración, quizá debido a la ruptura de una estrella en las proximidades (posibilidad que contempla otro artículo que se publica en la misma edición de Science Express).

Y qué tiene de particular este grafeno? Muchas cosas. Por ejemplo, es el material más resistente medido jamás: 200 veces más que el acero. Pero, al mismo tiempo, es mucho más ligero y tan elástico como el caucho. En palabras de Andrei Gueim, “el grafeno es más fuerte y más tenaz que el diamante, y sin embargo puede estirarse en un cuarto de su longitud, como el caucho. El área que puede cubrir es la mayor que se conoce para el mismo peso.” Otros investigadores, como Ali Reza Ranjbartoreh (Universidad de Wollongong, Australia), dicen “No sólo es más ligero, más fuerte, más duro y más flexible que el acero; también es un producto reciclable, que se puede fabricar de manera sostenible, ecológico y económico.” En opinión de Ranjbartoreh, esto permitirá desarrollar coches y aviones que usen menos combustible, generen menos polución, sean más baratos de operar y resulten menos dañinos al medio ambiente. Sus propiedades eléctricas y electrónicas resultan igualmente extraordinarias. Por ejemplo, los nanotubos de grafeno podrían reemplazar al silicio como semiconductor en los circuitos microelectrónicos avanzados; en 2008, el equipo de Gueim y Novoselov ya fueron capaces de construir con él un transistor de un nanometro, que tiene un solo átomo de espesor y diez de anchura. Ya por entonces Kostya declaró que esto podría muy bien hallarse en el límite físico absoluto de la Ley de Moore y añadió: “Está en torno a lo más pequeño que se puede hacer. Desde el punto de vista de la Física, el grafeno es una mina de oro. Podrías estudiarlo durante eras.” Conduce el calor tan bien como el diamante y es más transparente. También se le cree capaz de generar efecto Casimir. Muchos lo consideran el primer material del futuro. Pero será mejor que te lo cuente él. ;-) Dr. Novoselov, quiero darle muchas gracias por responder a nuestras preguntas. Es muy raro tener la oportunidad de entrevistar a un premio Nobel. Y además a uno tan joven, con 36 años. Mientras, la mayoría de nosotros ni siquiera podemos imaginar lo que se siente cuando alguien te dice: “Kostya, te han concedido el premio Nobel”. Por cierto, ¿qué se siente en un momento semejante? Fue impresionante. Estaba muy impresionado y te das cuenta de que esto cambia tu papel para siempre. Y de que vas a tener que trabajar mucho para que no cambie también tu vida. Esto fue todo lo que se me ocurrió, que tenía que intentar que no cambiase mi vida. ¿Y lo consiguió? Sí. De hecho, conseguí regresar a la normalidad y mi vida no es muy diferente ahora de como era antes. Por cierto, ¿quién le dijo que le habían concedido el Nobel? Me llamaron por teléfono. No estoy seguro de quién llamó exactamente, porque estaba verdaderamente impresionado. No lo recuerdo pero probablemente fue uno de los secretarios de la Fundación o el presidente de la Fundación. Kostya, cuénteme el secreto: ¿cómo se gana un premio Nobel antes de los cuarenta? No hay un secreto. La mejor receta, probablemente, me la dio un buen amigo y colega hace mucho tiempo: “si quieres ganar un premio Nobel, no pienses en ello”. Así que esa es una de las recetas: nunca pienses en ello y limítate a trabajar y divertirte con lo que haces. A usted le han concedido el premio Nobel junto al Dr. Geim por realizar “experimentos revolucionarios sobre el material bidimensional grafeno”. ¿Qué es un grafeno? Imagínate el material de tus sueños, el más fuerte, el más conductor, el más duradero… es increíble. El mejor camino a la teoría; eso es el grafeno. En la práctica es uno de los pocos tejidos bidimensionales que se pueden hacer con carbono y tiene todas estas propiedades fantásticas como conductividad, transparencia, fortaleza imperecedera… ¿Y qué hizo usted con este grafeno exactamente? Estudiamos sus propiedades. Estudiamos principalmente sus propiedades electrónicas pero también algunas otras. Sin embargo, originalmente usted estudiaba el electromagnetismo, ¿no? He trabajado en varios campos distintos a lo largo de mi vida, así que cuando me lié con el grafeno no me supuso una gran diferencia. He trabajado en procesos magnéticos, superconductores, semiconductores… así que los grafenos sólo fueron otra cosa más. Convénzame: ¿por qué debería invertir mi dinero en las investigaciones sobre el grafeno? ¿De qué manera va a cambiar nuestras vidas este nuevo nanomaterial? Hay varias propiedades de este material que son únicas, mucho mejores que las de cualquier otro. Ya se puede pensar en sustituir todos los materiales existentes por grafenos, para conseguir mejores resultados en todas las aplicaciones avanzadas. Por ejemplo, a los materiales estructurales se les puede añadir unas fibras de carbono para hacerlos mucho más fuertes. O usarlo para las láminas conductoras de las pantallas táctiles: esa es otra área donde el grafeno puede resultar muy beneficioso. Pero las más importantes serán aquellas que no somos capaces de concebir todavía porque no teníamos los materiales adecuados. El grafeno es muy diferente de cualquier otro material, así que podemos ponernos a pensar en estas nuevas aplicaciones. De todas estas posibles aplicaciones, ¿cuál cree usted que se desarrollará primero? Ya hay varias aplicaciones en las que se está utilizando. Puedes comprar grafeno en varias empresas de Rusia, Europa, Asia… por ejemplo, para microscopios electrónicos de transmisión. Aunque esto es una aplicación menor. Probablemente, la primera aplicación a gran escala será en las pantallas táctiles. ¿Qué aproximación le parece más prometedora para producir grafenos industrialmente a buen precio? Ya hay técnicas para producirlos en grandes cantidades. Por ejemplo, mediante crecimiento por CVT [deposición de vapor químico asistida por agua]… se está produciendo en grandes cantidades para muchas aplicaciones. Con la crisis energética actual, y la energía nuclear comprometida a raíz de los sucesos de Fukushima, ha aumentado el interés en las energías renovables. ¿Serviría el grafeno para desarrollar nuevas células solares mucho más eficientes y baratas que las actuales? ¿Podría sentar las bases de una revolución energética? El grafeno es sólo una parte de las células solares del futuro. Hay otras muchas partes que deben desarrollarse también. Queda un camino muy, muy largo para que se desarrollen células solares significativamente más eficientes. Algunas personas han expresado su preocupación por los posibles riesgos para la salud, y especialmente los riesgos para la salud laboral, de esta clase de nanomateriales. ¿Qué opina? Se puede observar mi vida y ver la evolución de mi salud. Probablemente, soy un conejillo de indias en estos experimentos. Me estoy exponiendo a estos materiales en el laboratorio todos los días, con bastante intensidad, así que podéis experimentarlo conmigo si queréis. Por cierto, he oído que quiere usted cambiar de campo porque ya ha pasado mucho tiempo en este… Sí. Te vas ralentizando. Estoy pensando en hacer alguna otra cosa. ¿Como por ejemplo…? Eso prefiero guardármelo. Tenía que intentarlo. ;-) Dr. Novoselov, a menudo se considera a los ganadores del premio Nobel como “heraldos de la ciencia” de cara al mundo, a la sociedad. ¿Se siente cómodo en este papel? Todos tenemos la oportunidad de educar al público en materia científica. Esta es una de las muchas posibilidades que se incrementan cuando ganas el premio Nobel, y también una responsabilidad. Por ejemplo, es una pena ver cómo la gente sobrerreacciona con este asunto de Fukushima. Por desgracia, la gente que gana el premio Nobel , aunque tenga mejores posibilidades de educar al público, no tiene necesariamente la capacidad para hacerlo. En algunos ámbitos existe una percepción de que la creatividad se está perdiendo en la ciencia moderna por un exceso de rigidez en la práctica cotidiana. ¿Cómo se puede aumentar la creatividad en el entorno de la ciencia moderna? ¿Se puede enseñar creatividad a las personas? No se puede enseñar la creatividad a las personas. Cuando las personas vienen al laboratorio, intentamos liberar sus mentes para que hagan cualquier cosa que deseen hacer, con los únicos límites de su naturaleza y su imaginación. Y no creo que falte creatividad en estos momentos. Creo que recientemente se han logrado algunos de los mejores resultados científicos. No me parece que haya un problema con ese tema. He oído hablar de sus “experimentos de los viernes”. ¿Puede decirnos en qué consisten? Hacemos cosas raras que queremos hacer, intentamos cosas que no son convencionales. Cosas que probablemente parezcan bastante extrañas al principio, pero que pueden terminar convirtiéndose en algo grande. Simplemente, tratamos de liberar la mente. ¿Qué es más importante en estos “experimentos de los viernes”: la creatividad o el conocimiento guiado por la experiencia? Nunca me planteo qué es lo más importante. Simplemente hago lo que me resulta interesante a mí. Vamos a ir un poco más lejos. ¿Qué caminos le parece que está tomando la ciencia? ¿Qué grandes avances espera en el futuro próximo? Yo sólo soy capaz de predecir el pasado, no el futuro. Pero el futuro está ahí y siempre es capaz de superar nuestras predicciones más descabelladas. Hay un montón de cosas ahí fuera donde podemos encontrar nuevas realidades. Kostya, como usted sabrá, hay gente que piensa que la ciencia y la tecnología están avanzando demasiado, demasiado rápido. Temen los posibles efectos adversos sobre la gente, el medio ambiente y la vida en general. ¿Le gustaría decir algo a estas personas? No se puede detener el progreso. No se puede detener la ciencia porque es parte de nuestra naturaleza, de nuestra curiosidad. Necesitamos a la ciencia, pero tenemos que asegurarnos de estudiar su impacto adecuadamente antes de usarla. Y esto se puede hacer siempre mejorando la ciencia, haciendo mejor ciencia. Hacer menos ciencia resulta mucho más peligroso que hacer más ciencia. Yo suelo comentar que cuando una sociedad deja de avanzar, no sólo se estanca, sino que de inmediato comienza a retroceder; y que esto es especialmente cierto para el progreso científico. ¿Está de acuerdo conmigo? :-D A las personas nos encantan las cosas nuevas. Siempre nos obligamos a usar cosas nuevas, a pensar en cosas nuevas. Es absolutamente inevitable. Si se deja de utilizar la ciencia, estas cosas nuevas no serán científicas, y esto es mucho más peligroso que utilizar las nuevas respuestas científicas. No quiero robarle más tiempo, doctor. Por cierto, ¿llegó a conocer al hamster Tisha? ;-) Sí. Era un hamster bastante metomentodo. Tengo entendido que nació usted en Nizhny Tagil, ¿no? Sí, así es. Nació en Nizhny Tagil y desde allí salió al mundo para estudiar el material de sus sueños y con ello ganar el premio Nobel. Me parece algo fabuloso. Muchas gracias. Muchas gracias a usted de nuevo, Kostya. Большое спасибо