Su pasión por la física y las matemáticas lo llevó a estudiar Astronomía en la Universidad de Antioquia, donde descubrió una fascinación incalculable por los retos científicos más complejos. Ahora, con técnicas avanzadas como la Fotometría de Cadencia Ultracorta y la Fotometría de Tránsito, busca encontrar exolunas y exoanillos, estructuras invisibles que podrían transformar nuestra comprensión del universo. EL COLOMBIANO habló con él.
Usted estudió simultáneamente física y astronomía. ¿Qué lo llevó a tomar la decisión de cursar estas dos carreras, que muchos considerarían complejas, y cómo influyó eso en su trayectoria como investigador?
“Así es, estudié Física y Astronomía al mismo tiempo en la Universidad de Antioquia. Aunque mi título oficial es en Astronomía (porque en ese momento la doble titulación no estaba implementada), cursé todas las asignaturas de ambas carreras, y bueno, durante mi tiempo como estudiante, siempre tuve un promedio alto y desde muy temprano me involucré en la investigación: en quinto semestre, comencé a trabajar como joven investigador junto al profesor Jorge Zuluaga, con él me enfoqué en las ciencias planetarias, más específicamente en las ciencias exoplanetarias, que son mi especialidad.
Desde ese momento, comenzamos a trabajar juntos en investigaciones relacionadas con anillos y planetas. Tanto así, que antes de terminar mis estudios, ya había logrado publicar un artículo científico, algo sumamente inusual para un estudiante de pregrado. Ese artículo, sobre los anillos, resultó de un trabajo colaborativo con el profesor Zuluaga, el doctor David Kipping, que es uno de los principales referentes en el campo, y Mario Soserga. Lo publicamos en The Astrophysical Journal”.
Publicar un artículo científico en una revista científica siendo estudiante de pregrado, como comentó antes, es todo un desafío, y usted fue más allá: se convirtió en el primer astrónomo de la Universidad de Antioquia en graduarse con un artículo científico en lugar de una tesis, ¿sobre qué tema fue?
“Sí, en lugar de una tesis, me gradué con la publicación de un artículo científico en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, una de las revistas más prestigiosas en el ámbito de la astronomía, sobre un descubrimiento significativo e innovador porque nadie lo había propuesto antes: las lunas pueden escapar de la órbita de sus planetas y convertirse en planetas independientes.
El proceso fue extremadamente exigente, ya que requirió mucho tiempo y dedicación. El profesor Zuluaga, quien en ese momento era director del Instituto de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, me brindó un gran apoyo a pesar de sus múltiples compromisos. A menudo, iba a su oficina, me sentaba afuera y esperaba durante horas para que pudiera atenderme, pero no me importaba, trabajé día y noche en la elaboración de ese trabajo, y al final, todo ese esfuerzo valió la pena: no solo marcó un hito en mi carrera, también se convirtió en uno de mis artículos más citados”.
En la actualidad es investigador en la Escuela de Matemáticas y Ciencias Naturales de la Universidad de Macquarie (Australia), ¿cómo fue su transición académica al llegar a ese país? ¿Qué diferencias encontró entre el nivel educativo recibido en Colombia y el que enfrentó allá?
“La verdad, antes de venir a Australia, estaba algo nervioso. Pensaba que el nivel académico aquí sería muy alto y que podría enfrentar dificultades para adaptarme. Sin embargo, al llegar, descubrí que mi formación en matemáticas y física era muy sólida, incluso más avanzada en ciertos aspectos. Por ejemplo, en Colombia estudié materias que aquí los estudiantes no ven hasta la maestría, lo que me dio una gran ventaja y confianza. En ese sentido, la transición académica fue bastante sencilla gracias a la excelente preparación que recibí, y bastante clave para lograr estar aquí”.
En Macquarie estudia exolunas y exoanillos, ¿qué son esos cuerpos celestes y por qué su estudio, que es a lo que está dedicado, ayudará a comprender los sistemas planetarios?
“‘Exo’ significa que algo está fuera del Sistema Solar. Así como los exoplanetas son planetas que no orbitan el Sol sino otras estrellas, las exolunas y los exoanillos son lunas y anillos que están alrededor de planetas fuera de nuestro Sistema solar, como los anillos de Saturno o las lunas de Júpiter.
Estos cuerpos nos ofrecen mucha información sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios, además de su química y dinámica, y en eso radica su importancia. Sin embargo, son muy difíciles de detectar porque cuando observamos planetas fuera del sistema solar no los vemos directamente, sino a través de los efectos que generan en la luz de la estrella que orbitan. Es decir, como las lunas y los anillos son mucho más pequeños que los planetas, sus señales son extremadamente sutiles, y eso hace que encontrarlos sea un reto importante”.
Entonces, ¿cuál es el proceso para detectarlos?
“Utilizamos una técnica llamada Fotometría de Cadencia Ultracorta, la cual implica tomar imágenes de la luz de la estrella en tiempos de exposición muy cortos, capturando una gran cantidad de imágenes. Esto está relacionado con la Fotometría de Tránsito, una técnica que se usa para detectar planetas. Cuando un planeta pasa frente a su estrella, bloquea parte de su luz, lo que genera una disminución en el brillo que podemos medir. Si ese planeta tiene una luna o un anillo, esa disminución en la luz presenta pequeñas variaciones. Mi trabajo consiste en identificar esas variaciones para determinar si hay lunas o anillos. Este proceso requiere un mapeo extremadamente preciso del paso del planeta frente a la estrella, ya que los efectos de las lunas y los anillos son mínimos”.
Y, ¿la Fotometría de Cadencia Ultracorta se realiza con qué telescopio? ¿Es lo suficiente potente como para llevar a cabo sus investigaciones?
“Hoy utilizo el telescopio Huntsman, que pertenece a la Universidad de Macquarie en Australia. Este telescopio es de uso exclusivo para nuestro equipo, lo que facilita las observaciones iniciales porque no competimos con otros investigadores por tiempo de uso.
No obstante, el Huntsman es un telescopio relativamente pequeño. En etapas posteriores del proyecto, probablemente necesitaremos telescopios más grandes para avanzar. Para eso, aplicaremos a convocatorias o colaboraremos con otros equipos que tengan acceso a estos instrumentos.
Independientemente de si usamos nuestro telescopio o el de otros grupos, el objetivo es sacar adelante el proyecto, y colaborar con otros científicos nos permite combinar recursos y conocimientos, lo que enriquece el trabajo y aumenta las posibilidades de éxito”.
Otro factor importante para comprender los sistemas planetarios son las “interacciones gravitacionales”, ¿de qué se tratan?
“Las interacciones gravitacionales ocurren siempre que hay dos o más objetos, como una estrella, un planeta y una luna. Todos estos cuerpos se afectan mutuamente: la luna interactúa con el planeta y la estrella, el planeta con la estrella y la luna, y así sucesivamente.
La intensidad de estas interacciones depende de la configuración del sistema, como las distancias entre los cuerpos, sus masas y otros factores. En sistemas donde las interacciones gravitacionales son muy intensas, la luna suele llevar la peor parte porque es un cuerpo pequeño en comparación con el planeta y la estrella. Existen varios resultados posibles.
El primero, deformación y destrucción. Si la luna está muy cerca del planeta, las fuerzas de marea (un tipo de interacción gravitacional) pueden deformarla. Esto sucede porque la gravedad del planeta “estira” la luna, alterando su figura de equilibrio. Si las fuerzas son demasiado intensas, la luna puede destruirse.
El segundo, escape gravitacional. Si las interacciones hacen que la luna migre hacia afuera, puede alejarse tanto que escapa de la influencia gravitacional del planeta. En ese caso, la luna pasa a orbitar directamente la estrella y se convierte en lo que llamamos un “plunet”, un planeta que solía ser una luna. Un ejemplo cercano es nuestra propia Luna, que se aleja de la Tierra a razón de 3.8 milímetros por año.
La tercera, formación de anillos. Si la luna migra hacia adentro, acercándose demasiado al planeta, puede cruzar un límite conocido como el Límite de Roche. Dentro de este límite, las fuerzas gravitacionales del planeta son tan intensas que la luna se destruye, y sus restos se redistribuyen alrededor del planeta, formando un anillo.
Estos escenarios (escape, destrucción o formación de anillos) son fundamentales para entender cómo evolucionan los sistemas planetarios y cómo se reorganizan sus componentes bajo la influencia de la gravedad”.
¿Cuáles son los hallazgos más relevantes a los que ha llegado con sus investigaciones?
“Uno de los descubrimientos más importantes de nuestro grupo, con Mario Sucerga y Jorge Zuluaga, fue que las lunas no solo pueden acercarse a los planetas, sino que también pueden alejarse, tanto que terminan convirtiéndose en planetas independientes.
Otro descubrimiento relevante fue el de un planeta con una órbita extremadamente excéntrica, es decir, una órbita muy alargada, casi ovalada. Este planeta, que orbita muy cerca de su estrella, eventualmente se acercará tanto que podría colisionar con ella y ser absorbido. Este hallazgo fue publicado en Nature, una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo. Lo logramos utilizando datos del Telescopio Espacial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que opera fuera de la atmósfera terrestre.
Asimismo, en mi investigación personal sobre interacciones de marea, he trabajado en cómo interactúan gravitacionalmente las lunas, planetas y estrellas, y descubrí que algunos aspectos no estaban siendo correctamente modelados, como la variación del tamaño de los planetas gaseosos debido a la contracción de su gas. Al incluir estos efectos en las simulaciones, hemos logrado una mejor comprensión de las interacciones gravitacionales en estos sistemas”.
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¿Encontrar una exoluna o exoanillo significará un gran avance para la ciencia? ¿Por qué?
“Sí, claro. Actualmente, el estudio de exolunas y exoanillos es un tema muy ‘caliente’, por así decirlo. Es un campo de investigación activo y emocionante. Estamos en una etapa inicial en la que buscamos lograr algo que nadie ha conseguido todavía: encontrar evidencia concreta de exolunas y exoanillos. Hasta ahora, contamos con algunos candidatos y hay equipos que han propuesto posibles sistemas donde podrían existir, pero aún no se ha confirmado nada con certeza.
Por supuesto, todos los equipos que trabajamos en este tema, incluyéndome, queremos ser los primeros en encontrar una exoluna o un exoanillo. Sería un hito histórico para la humanidad. Pero, más allá de la reputación, lo que realmente importa es el impacto que estos hallazgos tendrían en nuestro conocimiento.
Hoy sabemos mucho sobre las estrellas porque las hemos estudiado durante siglos, pero el conocimiento sobre los planetas es mucho más reciente. Desde que se detectó el primer exoplaneta, 51 Pegasi b (ahora conocido como Dimidio) en los años 90, hemos avanzado bastante, pero solo llevamos unos 30 o 35 años observándolos.
Explorar lunas y anillos sería un gran paso para entender mejor la estructura y evolución de los sistemas planetarios”.
