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Thaisa Storchi Bergmann

Thaisa Storchi Bergmann: En los alrededores de los agujeros negros

La astrofísica gaúcha se dedica desde hace más de 30 años a entender cómo se alimentan esos enormes succionadores de materia

BRIGITTE LACOMBE Merced a la influencia de una prima, la astrofísica Thaisa Storchi Bergmann, gaúcha nacida en la localidad de Caxias do Sul (en Rio Grande do Sul, Brasil), casi se convierte en arquitecta. Siguiendo los pasos de su pariente, en 1974 cursó un semestre de esa carrera en la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS), pero rápidamente cambió de carrera, optando por la de física. Actualmente es profesora titular del Instituto de Física de la UFRGS, y es una de las más eminentes expertas en agujeros negros supermasivos. Esta última denominación alude a regiones del espacio extremadamente compactas, ubicadas en el centro de la mayoría de las galaxias conocidas, donde la gravedad es tan potente que nada puede escapar, ni siquiera la luz. La masa de estas megaestructuras que succionan la materia a su alrededor puede ser millones o miles de millones de veces superior a la de los agujeros negros estelares, en torno de los cuales el experimento Ligo (Observatorio Interferométrico de Ondas Gravitatorias) confirmó el año pasado la existencia de las ondas gravitatorias previstas por Albert Einstein (lea el reportaje de la página 60 que contiene los nuevos resultados de ese proyecto).

Thaisa Bergmann se volvió conocida internacionalmente en su área cuando publicó un estudio, en 1993, en el cual aportaba indicios indirectos de que había un agujero negro supermasivo activo en el centro de la galaxia NGC 1097. Esa galaxia pertenece al tipo Liner. Su núcleo es activo: emite una radiación cuya naturaleza no puede ser atribuida a estrellas, sino a la captura de materia por un agujero negro. Sin embargo, a diferencia de la mayor parte de las galaxias activas, las del tipo Liner presentan baja luminosidad y emiten gas poco ionizado (los átomos de oxígeno y nitrógeno perdieron pocos electrones). En ese artículo, la investigadora aportaba evidencias de la presencia de una nube achatada, con formato anular, compuesta por plasma (protones y electrones) e hidrógeno girando a 10 mil kilómetros por segundo (km/s) en torno de un punto central de la NGC 1097. En la jerga de los astrofísicos, a esa nube se la denomina disco de acreción de materia. “Para que una nube de gas gire a esa velocidad en torno de un punto de la galaxia, la única explicación factible es la existencia de un agujero negro”, aclara la astrofísica. Hasta entonces, sólo había indicios de la presencia de estos fenómenos alrededor de las denominadas radiogalaxias, que son mucho más activas que las galaxias del tipo Liner.

En 2015, Bergmann fue una de las cinco ganadoras del premio internacional L’Oréal-Unesco para Mujeres en la Ciencia. El galardón le granjeó mayor reconocimiento fuera de los círculos de la astrofísica. “Hasta mis amigos y parientes se dieron cuenta de la importancia de mi trabajo”, reconoce. En esta entrevista, la astrofísica, que está casada y tiene tres hijos, habla de sus investigaciones y de su trayectoria.

Edad
61 años
Especialidad
Astrofísica extragaláctica, especializada en el estudio de agujeros negros supermasivos
Estudios
Graduada en física en la UFRGS (1977), magíster en física otorgado por la PUC-Río (1980) y doctorado en física por la UFRGS (1987)
Institución
UFRGS
Producción científica
Publicó 140 artículos, dirigió a 15 alumnos de maestría y 14 de doctorado

Su artículo de 1993 sobre agujeros negros es el más citado. ¿Cuál es su importancia?
Ese trabajo tuvo bastante repercusión porque se trató de un descubrimiento. Fue la primera vez que se hallaron indicios de la presencia de un disco de acreción de materia girando alrededor del núcleo de una galaxia del tipo Liner. La existencia de ese disco constituye una evidencia de que ese tipo de galaxia, que es poco luminosa y menos activa que las radiogalaxias, posee un agujero negro supermasivo en su núcleo. En el espectro de emisión de la NGC 1097, dentro del conjunto de frecuencias de la radiación electromagnética emanada por el núcleo de esa galaxia, hallé un perfil específico de energía que sólo es producido por los átomos de hidrógeno cuando se encuentran asociados a la presencia de un disco de acreción. Este perfil, al que en la jerga técnica denominamos de doble pico en las emisiones de las líneas de energía H-alfa y H-beta, tan sólo se había detectado anteriormente en cuásares y radiogalaxias, objetos bastante más activos que las galaxias Liner. En aquella época, los astrofísicos creían que solamente los objetos con núcleos muy activos, como en el caso de las radiogalaxias, poseían un agujero negro en su centro. Hoy en día aceptamos la idea de que la mayoría de las galaxias, incluso la Vía Láctea, que no posee un núcleo activo, tienen un agujero negro.

¿Cómo fue que se despertó su interés por la galaxia NGC 1097?
En 1991 yo ya había concluido mi primer posdoctorado, bajo la supervisión de Andrew Wilson, de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, pero aún quedaban por concretarse algunos proyectos en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. En ese entonces, el Tololo disponía de uno de los mayores telescopios del mundo, con un espejo de un diámetro de 4 metros (m). Wilson estaba estudiando un conjunto de galaxias activas que presentaban anillos de gas en torno a su núcleo. Incluso él me provocaba en broma. Decía que a las mujeres nos encantaban los anillos. Por eso es que estudiaríamos galaxias con anillos. Investigábamos el desplazamiento del gas del anillo en esas galaxias valiéndonos de técnicas de espectroscopía [un método para medir las longitudes de onda de la radiación electromagnética emitida por cuerpos celestes, a partir de los cuales los astrofísicos infieren las propiedades de dichos cuerpos, tales como su temperatura, constitución química y su masa]. Queríamos determinar cuál era la dinámica del gas en el anillo. Parecía que el mismo giraba más rápido. También nos proponíamos estudiar si había evidencias de que el gas se desplazaba desde el anillo y alimentaba al núcleo activo de la galaxia.

¿Cuál es la conexión entre ese patrón de emisión energética y el anillo gaseoso?
El doble pico es la firma espectral del gas girando, es decir, de la presencia de un disco o anillo de gas en movimiento. En las variables cataclísmicas [sistemas de brillo variable con dos estrellas muy cercanas, donde la menor cede materia a la mayor], también se registra ese doble pico. Pero las velocidades que detectamos en la NGC 1097 eran del orden de unos 10 mil km/s. Sólo la presencia de un agujero negro supermasivo provocaría que una nube de gas girara a tal velocidad en torno de un punto de una galaxia.

¿Nadie había estudiado esa galaxia anteriormente?
En aquella época, estaba surgiendo el concepto de los Liners, galaxias con bajísima actividad y escasa emisión iónica. La NGC 1097 ya había sido observada en 1985 por Mark Phillips, un astrofísico estadounidense que trabajaba en el Cerro Tololo, pero él no había detectado ese perfil de doble pico. Las radiogalaxias eran más poderosas, con emisiones de chorros en ondas de radio y rayos X, y la única forma de explicar este nivel de actividad suponía la presencia de un agujero negro. En las galaxias del tipo Liner, no había esa certeza. Éstas presentan líneas de emisión más débiles y no resulta algo obvio la necesidad de un agujero negro para explicar tal grado de actividad. Ahora que he estudiado durante 30 años a esa galaxia, comprendo que tuve la suerte de registrar un fenómeno transiente [transitorio] y nada frecuente. Hubo algo que condujo a la formación de ese disco de acreción en la galaxia. Una nube de gas, o bien una estrella, fue capturada por la galaxia y tuve la suerte de observar esa firma del gas girando alrededor del agujero negro antes de sucumbir en su interior.

Stephane Cardinale/ People Avenue Carteles en París con la foto de Thaisa Bergmann en 2015: un reconocimiento por su aporte a la cienciaStephane Cardinale/ People Avenue

¿Entonces no siempre puede observarse el disco de acreción alrededor de esa galaxia?
La actividad nuclear ocurre cuando hay material para alimentar el agujero negro. En ese caso, se forma un disco de acreción que se calienta. El paradigma actual sostiene que cualquier nivel de actividad nuclear, ya sea bajo o elevado, resulta de la captura de materia. En las galaxias del tipo Liner, escasamente luminosas, poca materia es capturada. En los cuásares hay mucha captura de gas, pues se formaron en una época en que había mucho gas disponible. En este último caso surge un disco de acreción mayor, y más luminoso. Desde entonces, vengo monitoreando y observando cambios en el disco de acreción de la NGC 1097 y, recientemente, también en otras galaxias. El disco se “apaga” y se “enciende”. Dos o tres años después de escribir mi primer artículo, varios científicos con acceso al telescopio espacial Hubble publicaron papers sobre Liners con perfil de doble pico. Resulta difícil registrar ese perfil a partir de los telescopios terrestres, ya que se necesita separar aquello que es emisión de las estrellas de lo que es la nube de gas. Para ello, se requiere de la mejor calidad de imagen posible, como la que provee el Hubble, que se encuentra por encima de la atmósfera de la Tierra.

¿Qué otras contribuciones relevantes destacaría dentro de su producción científica?
Hay dos trabajos en los que participé sin ser la autora principal, que incluso son mucho más citados que mis estudios de los discos de acreción de los agujeros negros. Uno de ellos lo realicé en 1994, junto a Daniela Calzetti, de la Universidad de Massachusetts, y Anne Kinney, quien en esa época trabajaba en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y actualmente trabaja en el Observatorio Keck, en Hawái. Yo me ocupé de las observaciones ópticas en los telescopios de Cerro Tololo, que se utilizaron para elaborar un atlas espectroscópico de las galaxias en el cual ellas recopilaron datos en ultravioleta provistos por el satélite International Ultraviolet Explorer (IUE), por ese entonces el mejor para este tipo de observaciones antes de que existiera el Hubble. El espectro ultravioleta es importante para el estudio de la emisión de las estrellas jóvenes, con pocos millones de años de vida. Al aunar las observaciones ópticas y las del ultravioleta, elaboramos templates, es decir, espectros medios, para los diferentes tipos de galaxias. Estos templates se utilizan hasta hoy en varios observatorios de todo el mundo. Se emplean para calcular cuánto tiempo de observación es necesario para obtener el espectro deseado de una galaxia. Por eso, se utilizan para la elaboración de propuestas de observación remitidas a los observatorios.

¿Y el otro trabajo?
Daniela Calzetti había estudiado el polvo interestelar en su tesis doctoral y se nos ocurrió la idea de estudiar el polvo en las galaxias de nuestro atlas a partir de las líneas de emisión de los espectros. El polvo mitiga el brillo lumínico de las estrellas, pero en forma selectiva. Atenúa más el azul que el rojo. Un espectro sin polvo es el más azul de todos. Entonces creamos un método alternativo a los existentes para estudiar la atenuación producida por el polvo: una ley que calcula y corrige el espectro por el efecto del polvo captado en los espectros de las galaxias del tipo Starburst, que son pródigas en cuanto a la formación de estrellas. Contamos con más de mil citas de este paper en el cual colaboré con ella.

¿Cómo fue que se interesó por la ciencia?
Desde pequeña me atraía la ciencia. Era de esas alumnas aplicadas que sacaba buenas notas. Empecé a estudiar en una escuela privada, de monjas, en Caxias do Sul. En segundo grado pasé a un colegio público estadual. Ahí fue cuando comencé a interesarme por la ciencia con mayor ahínco, pedí que me regalaran un microscopio y armé un laboratorio de química. Mi papá me compró un microscopio bastante potente y montó un laboratorio en el altillo de casa, que fue, básicamente, una mesita de trabajo y estantes donde yo guardaba el microscopio y algunas soluciones químicas. Para mí, ser científica era manipular tubos de ensayo, hacer reacciones. Incluso tenía una colaboradora en el laboratorio, Vera, una compañera de la escuela. Asistíamos a clases por la mañana y, a la tarde, a veces nos reuníamos para hacer alguna tarea de la escuela y nos quedábamos jugando en el laboratorio.

¿En qué trabajaban sus padres?
Mi padre estudió contabilidad y era socio en un aserradero que fabricaba cajones de madera y, más adelante, de plástico para transportar botellas de bebidas. Mi madre era docente de escuela primaria. Le gustaba leer bastante, pero no le interesaba la ciencia. Mi interés fue genuino y propio. Tal vez haya tenido buenos maestros que me estimularon.

¿Cuándo surgió su interés específico por la astrofísica?
Durante el primer semestre en la facultad, en 1974, cuando empecé a estudiar arquitectura en la UFRGS, cursé una materia que se llamaba Física para arquitectos. Tenía una prima, dos años más grande que yo, a la que le encantaba esa área. Ella me convenció, rendí el examen de ingreso y aprobé. Cuando comenzaron las clases me di cuenta que eso no era lo que soñaba. En aquella época, el instituto de física estaba allá en el centro de Porto Alegre, cerquita de la facultad de arquitectura. Teníamos clases de física allí, dentro del propio instituto. Veía a la gente en el laboratorio y me percaté de que lo que me gustaba era la investigación. Al finalizar el primer semestre solicité el traspaso a la carrera de física.

¿No tuvo más que solicitarlo?
En ese entonces era así. Una sólo tenía que encontrar alguien de la carrera que quería estudiar dispuesto a hacer un intercambio. Aparecieron cinco interesados en pasarse a arquitectura. Era más fácil ingresar en física que en arquitectura. Hicieron un sorteo para decidir quién se quedaría con mi vacante. En el segundo semestre de 1974 me convertí en alumna de la carrera de física y me gradué en 1977.

¿En el instituto había un departamento o una carrera de astrofísica?
Estaba el profesor Edemundo da Rocha Vieira, que estaba interesado en la astrofísica y poseía un doctorado en radioastronomía realizado en Argentina. Él era alguien muy activo y el instituto, para establecerse como tal, necesitaba de otro departamento. Estaba el departamento de física y Rocha Vieira creó el de astronomía, en 1971. Los primeros docentes contratados fueron dos argentinos: Zulema Abraham [actualmente en la Universidad de São Paulo] y Federico Strauss. Más adelante, en 1978, Rocha Vieira trajo desde Córdoba (Argentina) a Miriani Pastoriza, como profesora visitante, y ella cumplió aquí un rol importante. Fue una de las primeras mujeres latinoamericanas en realizar investigaciones astrofísicas. Antes de la construcción de los observatorios estadounidenses en Chile, el de Córdoba poseía el mayor telescopio de América del Sur. Pastoriza, actualmente profesora emérita del departamento, descubrió y caracterizó junto a su director de doctorado, J. L. Sérsic, un tipo de galaxia espiral, con regiones de formación estelar en torno de su centro. Esas galaxias, con núcleos peculiares, hoy se denominan Sersic-Pastoriza. Para resumir, Rocha Vieira también me convocó a mí y a Kepler de Oliveira, mi compañero de carrera y actualmente docente del departamento. Nosotros éramos los mejores alumnos de esa promoción y el profesor Rocha Vieira quería que hiciéramos investigación en astrofísica.

¿Usted comenzó la maestría ni bien se graduó?
Me recibí, me casé con mi marido, que es ingeniero químico, y fui a hacer el máster en Río de Janeiro. Elegí una maestría en el área de la astrofísica en Río. Ahí estuve dos años, 1978 y 1979, y luego regresé a la UFRGS. Hice el máster en la PUC-Río y en el Observatorio Nacional con el astrónomo estadounidense William Kunkel, quien vino aquí para participar en el proceso de implementación del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA).

¿Ya le interesaban los agujeros negros?
Todavía no. En la maestría, bajo la dirección de Kunkel, elaboré un trabajo más o menos matemático con datos que él ya tenía acerca de un sistema de filtros fotométricos para medir la radiación de las estrellas. Cuando ya casi finalizaba mi tesina, él me dijo que, si tenía oportunidad, debería estudiar las galaxias, algo según él, más fascinante. Eso me quedó rondando en mi cabeza. Al regresar a Porto Alegre, hablé con Pastoriza, que era alguien siempre llena de ideas. Incluso tratamos de observar galaxias desde el telescopio del LNA, pero el mismo no contaba en esa época con espectrógrafo. Pastoriza había realizado un posdoctorado en Estados Unidos y conocía al director de Cerro Tololo. Le enviamos una carta solicitándole un tiempo de observación para nuestro estudio de las galaxias. No sabíamos si nos aceptarían, porque Cerro Tololo solamente estaba disponible para uso estadounidense. Él aceptó, pero nos pidió que elaborásemos un proyecto para observaciones en el telescopio pequeño del observatorio, que tenía un espejo de 1 m. Durante esa etapa, comencé a hacer espectroscopía de galaxias para mi doctorado. A Pastoriza le interesaban las galaxias activas. Seleccionamos algunas galaxias de referencia de ese tipo y utilizamos los espectros obtenidos en Cerro Tololo. Estudié la abundancia química y las condiciones físicas de la región central de las mismas y arribé a la conclusión que ellas exhibían un exceso abuncancia de nitrógeno y de casi todos los elementos pesados en el núcleo.

¿Y qué significa ese exceso?
Nosotras pretendíamos descubrir qué había de singular en esas galaxias. El Sol es nuestra referencia. En él, encontramos un 70% de hidrógeno, un 26% de helio y el 4% restante son elementos químicos más pesados que los dos citados. Como astrofísicos, denominamos “metal” a todos los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, como son el carbono, oxígeno y nitrógeno. Esos metales son sintetizados en el interior de las estrellas. Cuantas más generaciones de estrellas hubiera en nuestra galaxia, más enriquecidos y abundantes son esos metales. Si lo comparamos con el Sol, el centro de las galaxias activas era más evolucionado, es decir, pasó por un mayor procesamiento químico. Como en aquella época no sabíamos lo que significaba la actividad nuclear en las galaxias, tratábamos de determinar una relación entre ese parámetro y la abundancia química. En la actualidad, creemos que independientemente de que una galaxia sea activa o no, su núcleo presenta una abundancia química más alta que la del Sol. Eso se debe a que el Sol no se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Se encuentra alejado de su núcleo. Por lo tanto, existe un gradiente de metalicidad entre las distintas regiones de una galaxia. Fuimos a observar a Chile en tres oportunidades. En la última de ellas, se produjo un raro fenómeno astrofísico.

En 1987, Miriani Pastoriza y Thaisa Bergmann (a la der.) observaron la rara explosión de una supernova en Chile y salieron en el New York Times

¿Qué sucedió?
En febrero de 1987, un día antes de que llegáramos a la montaña, explotó la supernova 1987A, a unos 170 mil años luz de la Tierra. Desde el siglo XVI, no se tenía registro de la explosión de una supernova tan cercana a la Tierra. Un astrónomo canadiense, Ian Shelton, se encontraba en el Observatorio de Las Campanas, no muy lejos de Cerro Tololo [a unos 240 kilómetros de distancia], revelando placas fotográficas tomadas a las Nubes de Magallanes, que podían observarse con nitidez al final de la noche. Cuando reveló las placas, mientras iba amaneciendo, notó que había una esfera en las imágenes. Entonces salió corriendo del laboratorio a la calle. Sabía que, si la esfera era consecuencia de la explosión de una estrella, sería capaz de divisarla a simple vista. Y así fue realmente.

¿Qué tuvieron que ver con eso Pastoriza y usted?
La noticia de la explosión de la supernova se difundió rápidamente. Para la noche siguiente ya había periodistas y astrofísicos de Estados Unidos en Chile para observar el fenómeno. Cuando nos alistábamos para ascender al Cerro Tololo e iniciar nuestras observaciones, nos avisaron que el telescopio de 1 m que íbamos a usar era el mejor para observar la supernova. La estrella era tan brillante que no tenía sentido utilizar el telescopio de 4 m, más indicado para observar objetos menos luminosos. Por ende, toda la noche, durante una semana, tenía que observar en primer lugar la supernova durante unas tres horas y recién después podía ver mis galaxias. Fue perfecto, nos entrevistaron y hasta salimos en el New York Times. El periodista se sorprendió al ver a dos mujeres haciendo astrofísica en una montaña de Chile.

A veces, la carrera de las mujeres en la ciencia avanza con mayor lentitud. ¿Diría que ése también fue su caso?
Sí, eso sucedió conmigo. Enseguida tuve dos hijos, daba clases en la universidad y simultáneamente hacía el doctorado, que inicié en 1981 con Pastoriza y recién pude defender mi tesis en 1987. Fue una época complicada. Por más que los maridos teóricamente compartan la crianza de los niños, cuando un hijo se enferma, la que se ocupa es la madre. Hay cierto acuerdo tácito en ese sentido. Mi marido viajaba mucho. Menos mal que disponía de una condición económica razonable como para contratar ayuda con los niños en aquel período, y también contaba con el apoyo de mi madre, que ya estaba jubilada, cuando terminé el doctorado mis hijos ya tenían 5 y 6 años, respectivamente.

¿Ha cambiado mucho la situación de las mujeres investigadoras en astrofísica en el transcurso de las últimas décadas?
Mucho menos de lo que me gustaría. En los congresos internacionales veo ahora bastantes más mujeres, pero en puestos jerárquicos en los institutos todavía son muy pocas. Siempre me sentí respetada y bien tratada. Incluso creo que me brindaron más atención por el hecho de ser mujer. No digo que no haya sido objeto de prejuicios en algún momento. En forma velada, eso siempre ocurre. Pero mis colegas del exterior siempre sintieron curiosidad porque yo era mujer y de Brasil. Creo que aún hoy en día, la mayor dificultad para la mujer consiste en poder conciliar una carrera con la crianza de los hijos. En 1997 solicité un tiempo de observación en el telescopio de 4 m del Cerro Tololo junto a Andrew Wilson. Cuando envié mi propuesta no sabía que estaba embarazada de cuatro meses de mi tercer hijo. La solicitud fue aceptada y cuando llegó el momento de viajar a Chile ya estaba amamantando. Enseguida me informaron que no podría estar en el observatorio con un bebé. Los astrofísicos observan de noche y duermen de día. Un bebé en el albergue perturbaría el descanso de ellos. Pero yo estaba ansiosa por ir. Insistí tanto que me acomodaron en una casa cerca del observatorio, que había sido utilizada por los ingenieros que trabajaron en el proyecto del observatorio. Tuve que llevar a una niñera para que me ayudara. Ellos me llamaban al observatorio cuando el bebé lloraba y yo bajaba para amamantarlo.

¿Su vida cambió en algo luego de ganar el premio L’Oréal en 2015?
Ése también es un premio de la Unesco, aunque mis colegas científicos le dieron al hecho una importancia moderada. Pero la repercusión fuera del ámbito científico fue enorme. No pasa una semana sin que reciba algún pedido para que brinde una conferencia o una entrevista. Me veo obligada a rechazar algunas solicitudes por falta de tiempo. Hasta mis amigos y familiares pasaron a ver el trabajo que hacemos de otro modo. Cuando estuve en París para recibir el premio junto a dos de mis hijos, noté el orgullo que ellos sintieron cuando vieron aquellos carteles enormes con la foto de su madre en el aeropuerto y en otros puntos de la ciudad. Al contemplarlo en retrospectiva, tal vez hoy no hubiera hecho todo lo que hice en el pasado. Sin embargo, si no lo hubiera hecho así, tampoco habría obtenido el reconocimiento que tuve. Creo que incluso me perdí algunas vivencias con mis hijos de tanto que me involucré con mi carrera. Incluso considero que exageré un  poquito. Aceptaba todos los proyectos que me ofrecían. Podría haber hecho un poquito menos, con más calma.

¿Qué está investigando actualmente?
Prosigo con mis estudios sobre los discos de acreción en las galaxias con agujeros negros. Uso bastante los telescopios Gemini, de cuyo board ahora formo parte, para el estudio de flujos de gas dentro y fuera del entorno de los agujeros negros supermasivos. También estoy elaborando un estudio con datos provistos por el Hubble. Tengo un convenio con un investigador chileno para hacer uso del radiotelescopio Alma (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array) para estudiar la captura de materia por el disco de acreción en galaxias activas. También participo en el proceso de selección de proyectos para el Alma e incluso colaboro con el Mapping Nearby Galaxies at APO (MaNGA), un estudio del espectro de 10 mil galaxias que forma parte del Sloan Digital Sky Survey.