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Sylvio Ferraz Mello

Sylvio Ferraz Mello: Una trayectoria singular

Los estudios del astrofísico ayudaron a entender las características y anomalías de la órbita de asteroides y otros cuerpos celestes

Léo RamosEl 22 de mayo, el paulistano Sylvio Ferraz Mello, profesor emérito y exdirector del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), estuvo en Nashville. Su visita a la meca de la música country no fue para presenciar espectáculos. Viajó a Estados Unidos para participar en el congreso anual de la División de Astronomía Dinámica de la Sociedad Americana de Astronomía, que lo galardonó con el Brower Award, un premio que concede a científicos que hayan realizado un aporte destacado en el área.

La astronomía dinámica estudia los desplazamientos de los cuerpos celestes, tales como planetas, satélites y asteroides, regidos fundamentalmente por las interacciones gravitatorias entre esos objetos. No se trata de un área que genere comúnmente titulares en publicaciones no especializadas. Pero sus teorías, ecuaciones y modelos constituyen la base para explicar por qué el Sistema Solar y, más recientemente, los conjuntos de exoplanetas exhiben sus actuales configuraciones.

Físico de carrera, Ferraz Mello es el asociado número 1 de la Sociedad Astronómica Brasileña (SAB). En 1967 se doctoró en la Universidad de París (La Sorbona). Entre 1987 y 1994 se desempeñó como coordinador adjunto del área de Ciencias Exactas e Ingenierías de la FAPESP. Durante su carrera, estudió las órbitas de satélites, asteroides y, recientemente, de planetas extrasolares. Sus modelos ayudaron a entender, entre otros temas, por qué hay tantos asteroides en el Sistema Solar con un período orbital de ocho años y pocos o casi ninguno con períodos de cuatro y seis años.

Uno de los fenómenos más estudiados por Ferraz Mello es la resonancia, un tipo de influencia gravitatoria que un cuerpo celeste ejerce sobre otro cuando sus períodos orbitales son conmensurables; es decir, cuando el período de uno es una proporción racional del otro, tal como ocurre en el caso de los asteroides que demoran seis años en su revolución alrededor del Sol, la mitad del tiempo que necesita Júpiter para completar el mismo ciclo. En esta entrevista, además de las investigaciones, Ferraz Mello efectúa una reseña de su trayectoria, que incluye su paso por la astronomía en el Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), por el Observatorio Nacional (ON), su larga carrera en la USP y su participación en la labor de prospección del sitio en donde se instalaría, en los años 1970, el Observatorio de Pico dos Dias, del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA). “A ese lugar lo descubrimos casi por casualidad”, recuerda, aún activo, desde su oficina en el IAG, a punto de cumplir 80 años en el mes de octubre.

Edad
80
Especialidad
Dinámica del Sistema Solar y sistemas planetarios extrasolares
Estudios
Graduado en Física en la Universidad de São Paulo (1959); doctorado en astronomía otorgado por La Sorbona (Universidad de París) (1966)
Institución
IAG-USP
Producción científica
137 artículos, 40 capítulos de libros, 19 libros como autor o compilador. Dirigió 17 maestrías y 23 doctorados (uno en curso)

¿Usted se hizo acreedor al Brower Award por algún trabajo específico o por el conjunto de su obra?
Fundamentalmente, por mi trabajo sobre asteroides. También hay otros dos temas que deben haber influido. Uno fue la importancia que posee actualmente la comunidad de astronomía dinámica en América Latina. Hace tres años, la División de Astronomía Dinámica de la Sociedad Americana de Astronomía celebró su reunión anual en la ciudad de Paraty y se llevó una sorpresa. Fue el mayor encuentro en cuanto a cantidad de participantes. Aquí hay pocos congresos, entonces, cuando hay uno, van todos. Creo que también influyó mi trabajo en la revista de la comunidad, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. Desde 2001, soy su editor en jefe, cargo que dejaré el año próximo.

En 1983, se le dio su nombre a un asteroide, el 5201 Ferraz-Mello. ¿Por qué se le concedió ese honor?
Prácticamente todos los colegas de la comunidad de astronomía dinámica tienen su asteroide. No es algo exclusivo. El descubridor del mismo, Ted Bowell, es alguien con quien siempre me llevé bien, y él fue quien me hizo ese homenaje. Se trata de un asteroide muy peculiar. Me hizo muy feliz y comencé a estudiarlo. En el mismo, descubrí ciertas características dinámicas notables. Tiene una órbita de alrededor de seis años, muy elíptica, y es resonante. Colegas de Río de Janeiro lo observaron desde el Soar [el Observatorio Austral de Investigación Astrofísica, en Chile] y descubrimos que podría tratarse de un cometa extinto, o bien de uno que nunca brilló. Dentro de dos años se aproximará bastante a la Tierra y entonces se lo podrá observar mejor. Podríamos verificar si aparece una aureola de gas alrededor de él. Cuando se acerque más al Sol, la misma podría calentarse y formar una cola. Eso sería un indicador de su condición de cometa.

¿Por qué eligió estudiar el fenómeno de la resonancia orbital en asteroides?
Anteriormente estudiaba la dinámica de los satélites, un área relativamente ingrata, extremadamente importante, pero acotada. Conocía a casi todos los que trabajaban en ese tema. Habría menos de 100 investigadores sénior del área en todo el mundo. Es un sector que requiere tener conocimientos muy precisos para respaldar las misiones espaciales. En determinado momento, noté que había similitud entre un problema específico de los satélites y de los asteroides. Pensé en sacar provecho de esa conexión. En ese entonces, se conocían 40 ó 50 satélites, mientras que los asteroides conocidos eran más de mil. Por lo tanto, ése era un tema más amplio, que involucraba a una comunidad mucho mayor. Comencé a trabajar con asteroides en la década de 1980.

Pero, ¿qué fue exactamente lo que lo atrajo hacia ese campo?
Observé que existían problemas no resueltos con asteroides y que merecían un estudio sistemático. También se dio una circunstancia favorable. Yo formaba parte de un grupo muy bueno de alumnos de posgrado en el IAG. Casi todos eran becarios de la FAPESP y, dos de ellos, luego del doctorado, recibieron varios premios. Junto a ese grupo, concebí un proyecto temático que me permitió adquirir una workstation con alta capacidad de procesamiento, de lo mejor que había. Tan es así que disponía de un poder de cálculo mayor que el de muchos colegas del exterior. Los procesadores RISC de HP (Hewlett-Packard) recién aparecían, y uno de los primeros ordenadores vino acá. Así pudimos estudiar varios de los problemas de los asteroides y resolvimos algunos.

¿Cuáles eran esos problemas?
Siempre me expreso en números redondos para hacerlo más sencillo. A Júpiter le toma 12 años dar una vuelta alrededor del Sol. Los períodos de los asteroides van de 2 a 12 años. Algunos de ellos se encuentran en resonancia orbital con el planeta. Poseen períodos conmensurables con el de Júpiter. Por ende, se cruzan con ese planeta siempre en el mismo punto de su órbita. Los asteroides que no están en resonancia se cruzan con él, cada vez en un sitio diferente. La resonancia altera en forma significativa el movimiento del asteroide, ampliando su órbita. Ese proceso se inició con estudios de otros investigadores sobre asteroides con órbitas de cuatro años, un tercio de la de Júpiter. Ellos querían saber por qué no existen asteroides con órbitas de cuatro años en el Sistema Solar. Esta particularidad se denomina fallas de Kirkwood.

Archivo particular Ferraz Mello en 1997 junto a sus exalumnos Daniela Lazzaro, Tatiana Michtchenko, Fernando Roig, Cristian Beaugé, Alessandro Simula, Roberto Vieira Martins, Tadashi Yokoyama y Rodney GomesArchivo particular

¿De qué se trata?
Cuando nos concentramos en la distribución de los asteroides, hallamos cuerpos cuyas órbitas son mayores o menores, pero nunca de cuatro años. ¿Por qué en esa cifra que representa un tercio del período que le demanda a Júpiter no hay asteroides? Este tema fue resuelto en los años 1980, antes de que yo comience a estudiar asteroides. La resonancia provoca reacciones a las que se denomina caóticas sobre la órbita de un cuerpo. El asteroide se desplaza alrededor de Júpiter, pero como se ve afectado por un impulso gravitatorio del planeta gaseoso siempre en el mismo lugar, su órbita comienza a deformarse. Se va haciendo extremadamente elíptica. El asteroide comienza a viajar por un área mucho mayor del Sistema Solar. Esto podría conducirlo virtualmente a una colisión con Marte. Al colisionar, deja de ser un asteroide con un período de cuatro años. Sigue existiendo, pero en otra órbita. En nuestro primer trabajo estudiamos este tema, y observamos que tal situación era mucho más drástica que lo que los colegas habían verificado.

¿Drástica en qué sentido?
En esa situación, el asteroide no sólo podría cruzar la órbita de Marte, sino también la de la Tierra. Podría pasar a menos de un millón de kilómetros (km) de distancia de la nuestro planeta, lo cual es muy cerca. Nada impide que un buen día, cualquiera de esos objetos choque con la Tierra. Esto no quiere decir necesariamente que se produzca una colisión física, sino que pase demasiado cerca. Si eso ocurriera, el asteroide sería desviado de su trayectoria hacia una u otra órbita. Ese tipo de inestabilidad está presente en muchos asteroides. A continuación, me propuse estudiar con el mismo método a los asteroides con períodos de seis años, pero ese abordaje no funcionó. La órbita de esos asteroides no crecía lo suficiente como para llevarlo a una colisión con otros planetas.

¿Y qué hizo entonces?
Comencé a trabajar con la familia de asteroides con órbitas de ocho años, equivalente a dos tercios de la de Júpiter. Este caso es algo diferente. En lugar de haber una falla, hay un grupo de asteroides con ese período. Muchos intentaban comprender por qué ocurría eso. Entonces, como ya mencioné, adquirimos una buena computadora y perfeccionamos el modelo para esa eventualidad. Cuanto más complicado es el modelo, más complejas son las ecuaciones. Para estudiar la ausencia de asteroides con órbita de cuatro años, habíamos adoptado un modelo simple, con tres cuerpos, donde figuraban el Sol, Júpiter y un asteroide en órbita. Para el caso de los asteroides con período de ocho años, elaboramos un modelo más complejo, gracias al nuevo equipamiento. Cuando agregamos ese planeta extra en el modelo, todo se resolvió fácilmente. Incluso pudimos explicar por qué no hay grandes asteroides con períodos de seis años. No hay asteroides antiguos en esa resonancia, tan sólo guijarros que entraron ahí recientemente.

¿Esto quiere decir que el modelo servía para explicar tanto la ausencia de grandes asteroides con período de seis años como el exceso de los mismos, con período de ocho años?
Cuando planteamos las ecuaciones para los asteroides de seis y de ocho años, comprobamos que eran rigurosamente las mismas. Pero, ¿por qué no había asteroides de un tipo y exceso del otro? ¿Por qué algunos podían desviarse hacia las proximidades de un planeta y los otros no? Para responder a ese punto, tuvimos que realizar nuestra labor más extensa hasta entonces. Llegamos a la conclusión de que los dos casos eran idénticos, pero la escala de tiempo asociada a cada situación era diferente. Se trataba de un tema numérico. El espacio que ocupan los asteroides con órbita de ocho años también se va a vaciar de ellos, sólo que eso todavía no ocurrió. Estimamos que serán necesarios unos 10 mil o 20 mil millones de años para que eso ocurra. Pero el Sistema Solar sólo tiene cinco mil millones de años. En la región donde se encontraban los asteroides con período de seis años, el tiempo de vaciamiento es de 100 millones a mil millones de años. Ya pasó el tiempo para que ocurriera eso. Así pudimos resolver ese acertijo.

¿Su respuesta fue aceptada inmediatamente por la comunidad científica?
La primera vez que presenté ese trabajo fue en Belgirate, Italia, en 1993. Fue en el marco de un evento, que se desarrollaba en el segundo piso de un edificio, y casi me tiran por la ventana cuando expuse mis resultados. Incluso me obligaron a eliminar varios tramos del artículo que publiqué en los anales de ese evento.

¿Cuál era la crítica principal al trabajo?
Creo que era haber hallado algo que el resto no había detectado y haber revelado las órbitas en  que los asteroides dan esos grandes saltos gravitatorios. Para arribar a ese cálculo, que apunta que la región con los asteroides de seis años se vaciaba en un plazo máximo de mil millones de años, utilicé una fórmula empírica, que había sido deducida por científicos de Harvard partir de experimentos numéricos. Sabemos que la fórmula es una verdad práctica, estadística, pero no existe un teorema matemático que la compruebe. Inmediatamente después, acogí a un  excelente alumno de la República Checa, David Nesvorny, quien se hizo cargo del estudio de ese tema mediante una metodología más sólida y más fácil de aceptar por mis colegas europeos, cuya formación es más matemática. Él realizó un gran trabajo. Se pasó años programando y calculando, y logró demostrar de manera irrefutable, por A más B, un tipo de asteroide perdía la resonancia en menos de mil millones de años, mientras que a otro le demandaría al menos 10 mil o 20 mil millones de años perderla. En cuanto a esto, pasó algo divertido. Una de las personas que estaban en la reunión de Belgirate y que me formuló varias preguntas ‒en forma amable, porque todos éramos amigos‒, era un estudiante, un  flamante doctor de Milán, Alessandro Morbidelli. Más adelante, él se rindió ante nuestros argumentos y utilizó una imagen nuestra para ilustrar la tapa del libro que escribió sobre la dinámica del Sistema Solar.

Archivo particular Delante del Palais de L‘Institut, en París, alrededor de 1970: doctorado en La SorbonaArchivo particular

¿Cómo fue que comenzó a estudiar la órbita de los exoplanetas?
Hubo algo que disfruté mucho. Estuve dos años en el Observatorio Nacional, en Río de Janeiro, entre 1999 y 2001, y luego regresé a la USP. Cuando retorné, la profesora Tatiana Michtchenko, quien formó parte de mi equipo de alumnos y ahora trabaja en un despacho contiguo al mío, estaba estudiando los movimientos en sistemas resonantes de exoplanetas, junto a otro exintegrante del equipo, el investigador argentino Cristian Beaugé. Yo también estaba empezando a estudiar ese tema, pero desde otro abordaje, analizando la evolución de sistemas resonantes bajo el efecto de la marea [efecto secundario de la gravedad que provoca una mayor atracción sobre las partes más cercanas de un cuerpo que sobre las más distantes]. Cierto día les mostré a ellos un esquema y ellos me mostraron otro, idéntico al mío. Habíamos arribado a los mismos resultados. Creo que fuimos los primeros que estudiamos sistemas de planetas extrasolares cuyas órbitas son resonantes entre sí. Uno de los sistemas que estudiamos fue el Gliese 876, cuyo planeta más interno tarda 200 días en dar una vuelta en torno a su estrella, mientras que el otro planeta demora 400 días, exactamente el doble.

¿El perfeccionamiento de los espectrógrafos fue lo que posibilitó el descubrimiento de los planetas extrasolares?
Exactamente. Hoy en día, un espectrógrafo mide velocidades radiales con una precisión de un metro por segundo. Como referencia, Usain Bolt corre 10 metros por segundo. El dispositivo mide el efecto Doppler en Usain Bolt. Su precisión es realmente asombrosa.

¿Qué opina de la astronomía brasileña actual?
Es una astronomía de buena calidad. Contamos con varios colegas que son muy respetados en sus áreas. El problema, como el de toda la ciencia brasileña, es que disponemos de un referente internacional en cada área. Hay uno en una cierta especialidad A, otro en una B y otro en una C. Pero no poseemos masa crítica para llegar a formar equipos. Padecemos del mal de la universidad. Cuando surge una vacante, se debe buscar a la mejor persona posible para el puesto. El concurso por la vacante debe ser amplio. Pero a veces, la persona elegida, que es la mejor, no tiene interés por nada de lo que hacen el resto de los investigadores de la universidad. Para la universidad, eso no es un problema. La diversificación es algo importante para ella. No obstante, desde el punto de vista de la consolidación científica, eso no contribuye para el mantenimiento de equipos de trabajo. Éstos se forman, cumplen un cierto ciclo de vida, pero el trabajo no tiene continuidad. Lo mismo ocurre en los institutos ligados al CNPq [el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico], que podrían pensar distinto, pero terminar por hacer exactamente lo mismo que las universidades.

¿Cómo surgió su interés por la astronomía? ¿Alguien de su familia era científico?
Tenía un tío, Ary Ferraz Mello, que era químico e influyó bastante en mi elección. Era profesor de cursos técnicos y también fue docente universitario. Escribió un libro de química analítica que se usó en varias universidades y llegaron a invitarlo a trabajar aquí en la USP, pero él ya tenía su vida organizada y no aceptó. Por aquel entonces, en los años 1960, quien trabajaba en la USP tenía que ser rico. Podían pasar tres o cuatro meses sin goce de sueldo hasta que finalizaran los trámites burocráticos de la contratación. Pero mi ingreso a la astronomía, en parte fue por casualidad. Aún hoy en día me cuesta considerarme astrónomo. Soy físico, no astrónomo. Mi física tiene mucho de matemática. En Francia, donde realicé el doctorado, la astronomía básica se estudiaba dentro de la matemática. No se cómo es actualmente. Creo ahora sería un doctorado en astronomía, no en física ni en matemática.

Usted formó parte del técnico de la USP antes de ser docente. ¿Cómo fue eso?
En 1955 ingresé en la carrera de física de la USP, que funcionaba en el edificio de la calle Maria Antônia, en el centro de São Paulo, y ahí estuve cinco años. Un día fuimos con el profesor de mecánica Abrahão de Moraes a tomar un café en el bar de la esquina. Él llevaba un cuaderno en la mano y lo puso arriba de la mesa. El cuaderno tenía una etiqueta en la cual estaba escrito: Observatorio de São Paulo. No tenía idea de que existiera un observatorio en São Paulo. Entonces comencé a hacerle preguntas sobre astronomía. Algunos meses después, él me invitó a trabajar como técnico en el observatorio, que se encuentra en Parque do Estado, en el barrio de Água Funda [ahí funcionó el IAG hasta el comienzo de este siglo]. Yo cursaba el segundo año de la facultad y era pasante en el acelerador Van de Graaff, con el profesor Oscar Sala. En el IAG, trabajé varios años como técnico, realizando cálculos para las publicaciones del instituto. En realidad, la historia es algo más complicada, pasé un largo período estudiando en el Colegio Bandeirantes, luego en la carrera de Física de la USP, pero más adelante, acabé vinculándome al IAG y aquí estoy hasta ahora.

Archivo particular Junto a Luiz Muniz Barreto, Abrahão de Moraes y el belga Sylvain Arend: en un congreso de astrónomos realizado en Hamburgo, en 1964Archivo particular

¿Hubo un estudio interesante al respecto del primer satélite artificial soviético, el Sputnik?
Eso fue así: Luiz de Queiroz Orsini y Antônio Hélio Guerra Vieira, de la Escuela Politécnica, construyeron una antena para medir las radiaciones que atraviesan la ionósfera y llegan hasta aquí cuando el centro de la galaxia coincide con el meridiano. La antena no era una parabólica, sino una red de cables. Ellos pretendían hacer esa medición todos los días y comprobar cómo variaba la ionósfera. Cuando lanzaron el Sputnik, en 1957, el paso del satélite apareció en el registro. Estudiamos al Sputnik 1 y al Sputnik 2.

Como técnico, ¿ya pensaba convertirse en investigador?
Hice la carrera de física para ser investigador. Eso es lo que pensaba.

¿Cómo era la astronomía brasileña en aquella época?
No existía. Fui uno de los primeros en salir del país para estudiar y luego volver. Trabajé con el profesor Abrahão de Moraes [físico y astrónomo, que dirigió el Instituto Astronómico y Geofísico, que fue el primer nombre del actual IAG-USP, entre 1955 y 1970] desde 1956 hasta que partí para Francia en 1962. Estaba todo el día con él. Al principio, incluso nos repartíamos la mesa de trabajo.

Luego de su doctorado en el exterior, ¿cómo fue el regreso a Brasil con la dictadura ya instalada?
Fue un período medio gris. Cuando finalicé el doctorado, no tenía empleo en la USP. Estaba a punto de regresar a Brasil, pero no sabía qué iba a hacer. Varios años después supe que circuló la noticia de que yo sería comunista e incluso estaba fichado en el Dops. De hecho, yo había sido del Partido Socialista antes de salir de Brasil. Eso pudo haber influido en mis relaciones aquí, pero seguro que no con respecto a De Moraes. Cierto día, aún en París, me encontré con unos docentes del ITA que realizaban una pasantía allá y les mencioné mis dificultades. Ellos me sugirieron que fuese al ITA. Largué una carcajada y pensé cómo me iría en medio de los militares. Entonces me contaron que en el ITA habían acabado de instalar un telescopio y el rector, el profesor Francisco Antônio Lacaz Netto, quería desarrollar la astronomía. Le escribí una carta solicitándole dar clases en el departamento de matemática. Me respondió que en esa cátedra no había vacante, pero que si me interesaba desarrollar la astronomía, me contrataría. Entonces fui al ITA, donde me quedé durante ocho años. Ahí gesté el primer posgrado en astronomía de Brasil, en 1968. Inmediatamente después surgió el del Mackenzie, creado por Pierre Kaufmann. Cuando se creó el posgrado en el IAG, en 1973, volví a trabajar aquí, primero sólo a tiempo parcial, dando clases. Pero también continué en el ITA, hasta 1975, cuando me vine definitivamente para la USP.

¿Es cierto que usted es el socio número 1 de la SAB, que se fundó en 1974?
En efecto, lo soy. Pero eso fue porque fui el que hizo la lista de los asociados iniciales. Cualquiera que la hubiera hecho, igualmente sería el número 1. Inicialmente, la cantidad de socios era de unas 60 personas. Se llenaba un salón. De alguna manera, estábamos procurando organizar la astronomía en Brasil. Llevamos a cabo una reunión en el edificio de la antigua rectoría de la USP, donde el IAG disponía de algunas salas. Ahí tuvimos una reunión donde resolvimos formar una sociedad. En esa época, se desarrollaba un trabajo conjunto entre la USP, el Observatorio Nacional, el ITA, la Universidad Federal de Minas Gerais, y el Instituto Mackenzie, para dotar a Brasil de un observatorio. Estábamos buscando el sitio para montar el Laboratorio Nacional de Astrofísica, el LNA. Mientras todavía estaba en el ITA, coordiné los años finales de esa búsqueda.

¿Fue algo sencillo la elección de Pico dos Dias, en Brazópolis (Minas Gerais)?
Para nada. Descubrimos esa área por casualidad. Se suscitó un problema: estábamos explorando el mejor lugar para la instalación del observatorio en Brasil, pero no disponíamos de un buen mapa de la región donde se alzaba el cerro. Teníamos que adivinar dónde estaban las cosas. Por entonces, los mejores mapas disponibles eran las cartas aeronáuticas. Ahí estaba todo el relieve marcado, el lugar donde estaban los cerros. El estado de Minas Gerais ocupaba varias hojas enormes del mapa, con vastos detalles. Pero casualmente, Brazópolis se ubicaba en el área de exclusión aérea de la escuela de aeronáutica de Guaratinguetá. En esa área, el mapa estaba todo sombreado y ahí no se observaba ningún cerro. Mientras nos hallábamos estudiando una cumbre cercana, en Maria da Fé, Germano Rodrigo Quast, quien se jubiló recientemente del LNA, dijo, oteando a través de los binoculares: “¿Cuál es ese cerró que estoy viendo desde aquí?”. Así se detectó, para la astronomía brasileña, la existencia de Pico dos Dias, en Brazópolis.