Desde Chile ALMA revela estructuras ocultas en las primeras galaxias del universo

Publicado el | por María Fernanda Durán

Un equipo internacional de astrónomas y astrónomos utilizó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar el universo primitivo y descubrir las piezas fundamentales con las que se formaron las galaxias. El programa CRISTAL, sigla en inglés de [CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA, reveló la presencia de gas frío, polvo y nacimientos estelares en galaxias observadas tal como eran cuando el universo tenía apenas mil millones de años.

“Gracias a la sensibilidad y resolución únicas de ALMA, hoy podemos estudiar la estructura interna de estas galaxias jóvenes como nunca antes había sido posible”, señala Rodrigo Herrera-Camus, investigador principal del programa CRISTAL, profesor de la Universidad de Concepción y director del Núcleo Milenio para la Formación de Galaxias (MINGAL). “CRISTAL nos está mostrando cómo se formaron los primeros discos galácticos, cómo surgieron estrellas en enormes cúmulos y cómo el gas moldeó las galaxias que vemos en la actualidad.”

CRISTAL, un programa grande (Large Program) de ALMA, observó 39 galaxias formadoras de estrellas seleccionadas por representar a la población más común en el universo temprano. Para trazar el gas frío y el polvo, el equipo utilizó la emisión de la línea [CII], un tipo específico de luz emitida por átomos de carbono ionizado en el gas interestelar frío. Estas observaciones se combinaron con imágenes en el infrarrojo cercano tomadas por los telescopios espaciales James Webb y Hubble, logrando así un mapa detallado del medio interestelar en cada sistema. Entre los principales hallazgos, se observó que la mayoría de las galaxias presentaban nacimientos estelares en grandes cúmulos de varios miles de años luz de extensión, lo que permite entender cómo se ensamblan y evolucionan las regiones de formación estelar. Algunas galaxias mostraron señales de rotación, lo que indica la formación temprana de estructuras similares a discos, precursoras de galaxias espirales modernas. En muchos casos, la emisión de [CII] se extendía más allá de donde se observa la luz de las estrellas, señalando la presencia de gas frío que podría alimentar futuros nacimientos estelares o ser expulsado por vientos estelares.

“Lo emocionante del programa CRISTAL es que no estamos viendo simplemente puntos de luz, sino ecosistemas complejos”, explicó Loreto Barcos-Muñoz, coautora del estudio, astrónoma del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) de Estados Unidos y punto de contacto científico de ALMA para esta investigación. “Este proyecto demuestra cómo ALMA puede resolver la estructura interna de galaxias incluso en el universo lejano, revelando cómo evolucionan, interactúan y forman nuevas estrellas.”

Entre las galaxias observadas, dos casos llamaron particularmente la atención. CRISTAL-13 muestra enormes nubes de polvo cósmico que bloquean la luz visible de las estrellas recién nacidas. Esta luz es absorbida y reemitida en longitudes de onda milimétricas que ALMA sí puede detectar, revelando estructuras completamente ocultas para telescopios ópticos o infrarrojos. CRISTAL-10, en cambio, es un caso enigmático: su emisión de carbono ionizado es inusualmente débil en comparación con su brillo infrarrojo, un fenómeno que solo se ha visto en galaxias muy enrojecidas y polvorientas como Arp 220, en el universo cercano. Esto sugiere condiciones físicas extremas o una fuente de energía inusual en su medio interestelar.

“Estas observaciones refuerzan el rol de ALMA no solo como telescopio, sino también como una verdadera máquina del tiempo, que nos permite mirar hacia las primeras etapas del universo”, afirmó Sergio Martín, jefe del Departamento de Operaciones Científicas de ALMA. “Programas como CRISTAL muestran el valor estratégico de los Large Programs: permiten abordar grandes preguntas sobre la evolución cósmica con una profundidad y resolución que solo un observatorio de clase mundial como ALMA puede ofrecer.”

Al realizar el primer estudio sistemático del gas frío en galaxias tempranas y compararlo con sus estrellas y polvo, CRISTAL abre una nueva ventana al pasado cósmico. Este trabajo sienta las bases para futuras observaciones que podrían revelar cómo las galaxias pasaron de fases turbulentas a convertirse en los sistemas estructurados que observamos en el universo cercano. “CRISTAL nos entrega datos de múltiples longitudes de onda que nos permiten poner a prueba y perfeccionar nuestras teorías sobre la evolución de las galaxias”, concluyó Herrera-Camus. “Es un gran paso para entender cómo se formaron galaxias como la Vía Láctea.”

Información adicional

Esta investigación fue publicada bajo el título «The ALMA-CRISTAL survey: Gas, dust, and stars in star-forming galaxies when the Universe was ∼1 Gyr old» [El sondeo ALMA-CRISTAL: gas, polvo y estrellas en galaxias formadoras de estrellas cuando el Universo tenía aproximadamente 1.000 millones de años] en Astronomy & Astrophysics por R. Herrera-Camus et al.

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio ALMA.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI)

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembro; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes

Retrato de familia de galaxias del programa CRISTAL. Se observa el gas frío detectado por ALMA a través de la emisión de [CII]. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / R. Herrera-Camus
Retrato de familia de galaxias del programa CRISTAL. En rojo se observa el gas frío detectado por ALMA a través de la emisión de [CII]. En azul y verde, la luz estelar captada por los telescopios espaciales Hubble y James Webb. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / HST / JWST / R. Herrera-Camus
Zoom a la emisión de una galaxia primitiva observada en el sondeo CRISTAL. De izquierda a derecha, la imagen muestra la luz estelar captada por los telescopios espaciales James Webb y Hubble, así como el gas frío y la rotación de la galaxia, trazados por ALMA mediante la emisión de carbono ionizado. Crédito: ALMA / HST / JWST / R. Herrera-Camus
Ilustración artística de CRISTAL-13. Las regiones ricas en polvo ocultan estrellas recién nacidas, cuya energía es reemitida en longitudes de onda milimétricas detectables por ALMA. A la derecha, los cúmulos estelares jóvenes despejan el polvo y brillan visiblemente en las imágenes del JWST y HST. Crédito: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton

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Estudiantes agradecieron el apoyo del programa de mentorías STEM “PROVOCA”

Publicado el | por Andrea Riquelme
  • La iniciativa PROVOCA que busca promover las vocaciones científicas a lo largo del país, graduó a 32 estudiantes de enseñanza media y educación superior técnico y profesional, quienes durante 2024 fueron acompañadas y guiadas, para definir sus futuros estudiantiles y laborales, con el apoyo de mentoras del programa.

Más de 30 estudiantes de educación media y superior (universitaria y técnica), se graduaron del programa de mentoría “PROVOCA”, de AUI/NRAO Chile. La iniciativa, con apoyo de su red de mentoras formadas para el acompañamiento y guía de jóvenes con vocaciones científicas, realizaron sesiones formativas durante 2024, abordando diversas temáticas asociadas a la trayectoria científica en Chile, contribuyendo al autoconocimiento de los jóvenes, técnicas de comunicación, y habilidades para identificar, confirmar y continuar con su vocación en ciencia, tecnologías, ingeniería y matemáticas (áreas conocidas en inglés como las STEM).

Las participantes destacaron el aporte que significó no solo el programa y sus contenidos, sino el apoyo personal de sus mentoras y de la red de pares participantes. Muchas de ellas, comentaron la importancia de conocer de cerca a personas que enfrentan o han enfrentado los obstáculos propios de la trayectoria STEM a nivel educacional y laboral, recibir información y recomendaciones acerca de las distintas carreras, así como del manejo exitoso de las mismas, y algunas estrategias para una mejor planificación del tiempo, el estudio y el autocuidado.

Paulina Bocaz, líder de PROVOCA en AUI/NRAO Chile y creadora de la iniciativa, destacó el orgullo de ver cómo esta idea que comenzó con una actividad masiva presencial en 2018, como un encuentro de conversaciones rápidas entre escolares y mujeres profesionales con trayectoria científica, hoy se consolida como una verdadera comunidad, una familia de personas con vocación STEM. A partir de este año, y debido al gran éxito de las versiones anteriores, PROVOCA se abre a estudiantes y profesionales con interés en las STEM sin distinción de género. “Además de nuestra misión científica y social, PROVOCA ahora formará a mentores y mentoras, y en este primer tiempo de trabajo, constituye una gran oportunidad para integrar y potenciar a todos los talentos, creando ambientes de estudio y trabajo colaborativos, entendiendo que hay problemáticas comunes a todos y todas, así como habilidades y herramientas valiosas de adquirir, que afectan la retención y el éxito en a las STEM de las personas”.

Anays Fuentealba, estudiante de astronomía de la Universidad de Concepción, señaló: “Estoy muy orgullosa de ser parte de esta iniciativa. La conocí gracias a un profesor del colegio que sabía lo mucho que me gustaba la física. Este programa me ayudó a resolver dudas y superar mis miedos, ya que es muy frecuente que las mujeres nos acomplejemos en las STEM. Fue maravilloso conocer a mujeres que trabajan en estas áreas. Acá encontré un espacio para expresarme”.

Por su parte, Nohemí Espinoza, alumna de cuarto medio del Colegio Academia Tarapacá de Iquique, añadió: “este programa me ayudó a comunicarme con otras niñas, además de mis mentoras, y conocer otras realidades de participantes de tantas ciudades. La sesión que más me impactó fue la del síndrome del impostor, ya que todos solemos auto sabotearnos cuando obtenemos un logro, pensando que no fue por nuestro mérito y que en cualquier momento seremos sorprendidos. Vencer esos medios nos ayudan a cumplir nuestros sueños”.

Marthina Valdivia, estudiante de tercero medio del Liceo Tecnológico Amancay de Los Andes, aseguró: “Siempre he tenido interés por las ciencias, pero quería saber cómo podía ser mi futuro en esta área, quería transparentar esas posibilidades en un trabajo real con personas reales. Gracias a mi experiencia, ahora estoy decidida a estudiar tecnología médica en el futuro”.

Para finalizar, Josefa Donoso, alumna del Azapa Valley School de Arica, comenta: “Siempre me han gustado las matemáticas y la física. Quizás me inclino por la pedagogía en matemática o tal vez dedicarme a la investigación. Supe de este programa por Instagram y vi una oportunidad, ya que las mujeres STEM no se muestran mucho en regiones. Fue magnífico conocer a las mentoras de ingeniería y biología, conocer sus trayectorias. Esta fue una experiencia muy inspiradora para mí”.

Integrantes de PROVOCA fueron finalistas en Hackathon “Santiago Cero” desarrollando aplicación FluvIA para prevenir aluviones

Publicado el | por Andrea Riquelme
  • La mentora e ingeniera Andrea Arias y Constanza Miranda, ambas integrantes del programa de mentoría STEM «PROVOCA», junto a otros 2 jóvenes estudiantes de ingeniería civil medioambiental y computación, unieron sus habilidades para competir en un desafío informático y de IA aplicada, que buscó reducir las emisiones de carbono en Santiago. Los talentosos jóvenes crearon una plataforma predictiva de aluviones y deslizamientos, obteniendo el segundo lugar y un premio de 15 mil dólares.

En menos de 24 horas, la joven mentora PROVOCA, de AUI/NRAO Chile; Andrea Arias, junto a la estudiante Constanza Miranda, quien también participó del programa de mentoría en 2022, y otros 2 estudiantes de ingeniería, obtuvieron el segundo lugar en el desafío informático “HackLab IA: Santiago Cero”, organizado por Ciudad Inteligente y Fundación Gabriel & Mary Mustakis. El equipo STEM ganó 15 mil dólares de libre disposición.

PROVOCA es un programa de mentoría que busca potenciar el desarrollo y la retención de talento STEM, acrónimo asociado a las disciplinas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Ofrece gratuitamente formación a mentores y mentoras en ejercicio profesional o académico, y entrega mentoría a estudiantes de enseñanza media y superior, técnica y universitaria.

Andrea, mentora de PROVOCA e ingeniera civil en obras civiles (USACH); junto a Constanza, ingeniera en automatización y robótica (INACAP); Alonso Tamayo, ingeniero civil en computación (UC) y Vicente Astudillo, ingeniero civil en medioambiente (USACH); desarrollaron una solución basada en ciencias de la computación e inteligencia artificial, para la generación de alertas de aluviones, deslizamiento de tierra y estancamientos de agua.

Se trata de la plataforma FluvIA, que recopila datos del suelo de la Región Metropolitana y con ayuda de robots tipo “arañita”, acceden a terrenos riesgoso, para entregar alertas tempranas en caso de riesgo de aluviones.

Las integrantes de PROVOCA comentan que se sumaron al desafío a pocas horas de su cierre y lograron conformar un equipo mixto de jóvenes ingenieros con talento STEM, combinando interdisciplinas de programación informática, ingeniería y ciencias medioambientales. Andrea y Constanza aseguran que además pusieron en práctica sus habilidades blandas de liderazgo y planificación, así como de comunicación efectiva, para explicar en un pitch de solo 3 minutos, de forma ágil y simple, el propósito de FluvIA.

Constanza, comenta emocionada lo fascinante que fue solo el hecho de conformar un grupo basado en la amistad y cómo, sobre la marcha, fueron descubriendo y complementando sus conocimientos y habilidades. En el transcurso, recibieron la mentoría de expertos del Centro Nacional de Inteligencia Artificial (CENIA), Codelco y Google. “Era la primera vez que participábamos en una hackathon externa a nuestras casas de estudio y sin duda, además de pasarlo bien, vivir la adrenalina y aprender, nos confirmó la decisión de participar juntos en una próxima instancia”, señala Constanza.

Si bien los jóvenes, que bordean los 22 y 23 años, no participaron con la expectativa de clasificar, se sorprendieron con el resultado final al ver que había otros 29 equipos, muchos de ellos mayores, con amplia experiencia y prototipos ya avanzados. Sin importar el género y la edad, todos pusieron sus talentos a disposición de un propósito en común: mejorar la calidad de vida de Santiago haciendo uso de tecnologías e IA, con miras a atender problemas como contaminación, transporte, alimentación, desechos y cambio climático, entre otros.

“La idea fue conjugar geotecnia, análisis de datos, optimización y robótica, para crear esta plataforma predictiva que logre anticipar desastres y proteger a la población. Creo que logramos una idea innovadora y sustentable. Sabemos que cuando ocurren deslizamiento de suelo, se generan emisiones de carbono, lo que afecta a las zonas urbanizadas, los ecosistema naturales, la conectividad y la infraestructura, y sentimos que las tecnologías pueden ayudar a recopilar estos datos e intervenir en caso de alertas”, señala Andrea.

La competencia se desarrolló entre 8 AM y 21 PM y una comisión mixta de expertos comunicaron los 10 equipo finalistas para pitch, exponiendo sus soluciones ante representantes de los ministerios de transporte y urbanismo, CENIA y Codelco.

A solo semanas de la premiación, los jóvenes siguen “en shock”, comentan entre risas. La experiencia en el programa de mentoría PROVOCA, le ayudó a Andrea, a armar un relato atractivo y desplazarse en el escenario, sincronizando la presentación de FluvIA a sus espaldas, con apoyo de su equipo. “No hace mucho, me era imposible exponer una idea sin ponerme a reír. Los nervios me pasaban una mala jugada y no era capaz de transmitir de forma profesional mi mensaje. Hoy, gracias a la práctica, pude hacer una gran performance, que incluso otros equipos se me acercaron y me dijeron que estuve sólida”, señala Andrea.

Constanza cuenta que el pitch de Andrea logró “devorar a la audiencia”, y agrega: “de nada sirve tener una gran idea si no logramos exponerla de forma atractiva, en un tiempo determinado y así captar la atención de la audiencia. Sabíamos que en el mismo jurado había personas muy importantes que teníamos que cautivar con ideas frescas e innovadoras, y creo que lo logramos”.

Los padres orgullosos de las mentoras las recibieron con aplausos y abrazos a la salida del certamen. En pocas horas, Andrea subió un reel con la experiencia y las redes sociales “explotaron”, según comentan. “Creo que este tipo de competencia es una gran oportunidad para atreverse a pensar en grande también, y a no tener miedo a fracasar. Una invitación que me llegó al celular se convirtió en una excusa para salir de casa y movilizar a amigos que no se conocían entre sí, y motivarlos a ser parte de esta locura contra el tiempo. ¡Nunca pensamos en el resultado!”, añade Constanza.

Por su parte, Alonso, destaca que fue una jornada muy entretenida. “Todos teníamos conocimientos distintos; desde robótica y automatización, hasta dinámica de suelo. Yo me sumé con la programación, la ciencia de datos y la IA. Se nos ocurrió que robots del tipo arañitas serían útiles para recabar datos desde lugares de difícil acceso en pendientes. Hoy existen modelos de machine learning capaces de entrenarse con datos de eventos o desastres pasados y así combinar variables de riesgo, que nos ayudarían a predecir. Me gustó “salir de la caja” y plantearme un problema real para luego analizarlo desde distintas perspectivas con mi equipo. En mi carrera de programación, habían 50 hombres y solo 5 mujeres al inicio, y hoy no queda más que una; y en esta competencia pude trabajar con mujeres con grandes habilidades para hacer una propuesta conjunta aún mejor”.

Finalmente, Vicente comenta que ya había ganado en una hackathon interna de su universidad, pero esta es la primera vez en que se involucró desde el primer momento, cuando nació la idea inicial. “Llegué a la fase creativa y eso tiene otro significado, ya que me dio una mirada global del problema y la solución. Es muy importante hacer de Santiago una ciudad sostenible, que es el foco de mi carrera (ingeniería civil medioambiental) y es muy interesante aplicar lo aprendido sobre hidrología y dinámica de suelo en el contexto de cambio climático. Los espacios laborales son diversos y es muy importante interactuar con otras personas y saberes, desde la interdisciplina. Ahora nos daremos el espacio para conocernos y sin duda buscaremos otro tipo de retos en que podamos concursar como equipo. Esto está partiendo”.