Rebecca Robinson del SETI Institute: del hielo de Islandia al fuego magnético de la corona solar con la misión MUSE

Hay una pregunta que la física solar lleva décadas sin poder responder de forma definitiva: por qué la corona del Sol, su atmósfera exterior, alcanza temperaturas de entre uno y veinte millones de grados Kelvin cuando la superficie visible apenas supera los 6.000. Es una inversión térmica que desafía toda intuición — el calor normalmente disminuye con la distancia de su fuente. Y sin embargo, ahí está la corona, ardiendo de una manera que todavía no terminamos de entender. Ese misterio tiene nombre: el Problema del Calentamiento de la Corona Solar. Y tiene, también, a alguien cerrándole el cerco.

Rebecca Robinson es astrofísica del SETI Institute y directora de comunicación pública de la misión MUSE de la NASA. Llegó a la heliofísica por una ruta que nadie habría diseñado en papel: doble licenciatura en Física y Astrofísica en Michigan State University, luego una maestría en Geofísica en la Universidad de Islandia — donde literalmente perforó núcleos de hielo glaciar — y finalmente un doctorado en astrofísica teórica en la Universidad de Oslo. Lo que aprendió modelando hielo le enseñó a modelar plasma solar. Nació en Michigan, vivió en Noruega, y ahora regresa a los Estados Unidos para ponerse al frente de la narrativa pública de uno de los observatorios solares más ambiciosos jamás construidos.

En esta entrega de SKYCR Dialogues, Robinson habla sin rodeos sobre el misterio de la corona, sobre la arquitectura espectroscópica de 35 rendijas que hará de MUSE un instrumento sin precedentes, sobre el riesgo real y subestimado de un evento tipo Carrington en la era de los satélites y las redes eléctricas interconectadas, y sobre el rol que América Latina puede jugar en la próxima etapa de la heliofísica global. Y habla, también, del legado que quiere construir: uno que no se mide solo en publicaciones, sino en personas que crean que pertenecen a este campo.

La entrevista

¿Qué fue lo que te atrajo hacia la heliofísica? ¿Hubo un momento específico, una observación o un mentor que transformó la astronomía de simple curiosidad en vocación?

Era una niña de 11 años bastante peculiar que sabía que quería ser astrofísica, aunque no tenía muy claro qué significaba eso en detalle. Lo único que sabía entonces era que me gustaba el espacio, que me gustaba pensar en cosas más grandes que yo, que me atraía la idea de misterios lejanos por resolver, y que amaba la idea de que todo estaba conectado.

Con el tiempo aprendí que el campo magnético del Sol se extiende mucho más allá de las órbitas de los planetas de nuestro sistema solar — es una frontera que define al sistema solar en sí mismo. Eso significaba que no solo estamos rodeados por la influencia del Sol, sino que tenemos una conexión magnética física y especial entre la Tierra y el Sol. Esa conexión nos trae energía en formas muy diversas. Me fascinaron las auroras y las interacciones de los campos magnéticos, y tomé todo eso como evidencia de que todo en la naturaleza está efectivamente conectado con todo lo demás. Es una historia tan vieja como el universo, y una que sigue avanzando su narrativa a medida que exploramos y aprendemos más.

Estudiaste geofísica y glaciología antes de completar tu doctorado en astrofísica en la Universidad de Oslo. ¿Cómo moldeó esa formación en procesos terrestres la manera en que hoy entiendes el Sol y las interacciones sol-tierra?

Durante mi formación en glaciología aprendí muchísimo sobre computadoras que antes no me había quedado claro. Aprendí que las computadoras descomponen los problemas grandes en pasos pequeños y los iteran hacia adelante — o hacia atrás — un momento, un paso, una pequeña pieza a la vez. Describimos la naturaleza mediante ecuaciones diferenciales, ecuaciones que describen cómo un sistema se mueve y cambia, y al aprender a descomponer esas ecuaciones en pasos pequeños, aprendí a usar las computadoras para entender la naturaleza.

Resulta que modelar glaciares es muy similar a modelar plasma solar. Son simplemente condiciones iniciales distintas, condiciones de frontera distintas, suposiciones distintas, y muchas más líneas de campo magnético en el Sol. Aprender habilidades computacionales modelando glaciares me dio las bases para usar y entender los modelos de plasma solar. Mi comprensión del sistema terrestre es que todo está interconectado, todo es causa o efecto — y más probablemente, ambas cosas a la vez.

Tocar hielo me enseñó a tocar el Sol de una manera nueva, y me ayudó a mantener presente la conexión que existe entre nuestro planeta y nuestra estrella más cercana.

Durante tu investigación doctoral, ¿qué pregunta fundamental sobre el Sol te cautivó más, y cuál fue el aspecto más transformador de ese período?

Una de las preguntas de larga data sobre el Sol concierne la temperatura de la corona, su tenue atmósfera superior. Mientras que el núcleo alcanza más de diez millones de grados Kelvin, el plasma solar se ha enfriado hasta casi 6.000 Kelvin en la superficie. ¿Cómo podemos entonces observar temperaturas que se disparan hasta uno, cinco, diez, incluso veinte millones de grados en la corona? Debe existir otra fuente de energía para generar ese salto. Esto es el Problema del Calentamiento de la Corona Solar, y es un rompecabezas que requiere mucha investigación, observaciones y modelos para resolverse. Actualmente creemos que la solución está en una combinación de física de ondas y física de campos magnéticos — cada uno puede mover y convertir energía en calor.

Durante mi trabajo doctoral analicé una simulación de la corona solar llamada Bifrost. Después de un tiempo, notamos un interesante blob de calor en nuestra corona simulada, midiendo casi 1,5 millones de grados. Pasamos mucho tiempo intentando entender cómo nuestro campo magnético simulado pudo haber generado esas temperaturas, y descubrimos que habíamos simulado accidentalmente una pequeña llamarada solar llamada nanoflare. Al trazar las líneas individuales del campo magnético en la simulación, encontramos que este nanoflare ocurrió por interacciones entre componentes del campo magnético que evolucionaron de forma autoconsistente. Al evolucionar, pudieron almacenar suficiente energía magnética para alimentar el nanoflare y calentar la corona. Esto arrojó luz sobre cómo los campos magnéticos podrían evolucionar en la corona real, y aportó un caso de estudio para respaldar teorías antiguas que no habían sido modeladas antes.

Todo el proceso fue revelador: ejecutar la simulación, notar algo inesperado, revisar las explicaciones más probables, y peinar los datos para entender la física detrás de nuestro nanoflare simulado. Aprendí a hacerle las preguntas correctas a las personas correctas, aprendí a perseverar, y aprendí que las preguntas de investigación reales no siempre tienen respuestas directas. La creatividad es fundamental para hacer investigación, y eso me encanta.

Como directora de comunicación pública de MUSE para la NASA, ¿cómo explicarías por qué esta misión es crucial para avanzar en la comprensión del calentamiento coronal y la dinámica solar?

El Explorador Solar Multi-rendija de la NASA (MUSE) está diseñado para llevar tecnología que no hemos usado antes para observar el Sol. Para analizar las huellas de la luz solar y descubrir la física detrás de lo que la genera, tradicionalmente usamos la espectroscopía. La espectroscopía nos da información como la temperatura, velocidad y turbulencia del plasma solar al dividir la luz en espectros, como cuando un prisma divide la luz blanca en un arcoíris.

La hermana mayor de MUSE es IRIS, el Espectrógrafo de Imagen de la Región de Interfaz de la NASA, un satélite en órbita desde 2013. IRIS es un espectrógrafo de una sola rendija — una rendija diminuta que escanea todo el Sol que puede abarcar. Con esa única rendija, IRIS ha capturado enormes cantidades de espectros, pero no simultáneamente, no lo suficiente para darnos los espectros de todo el campo visual a la vez.

MUSE será diferente. Construyendo sobre la tecnología de IRIS, MUSE está diseñado como un espectrógrafo de 35 rendijas, tomando mediciones espectrales de todo su campo visual de 170″×170″ de forma simultánea. Esto significa que los investigadores finalmente podrán rastrear la física antes, durante y después de eventos dinámicos en la corona solar — llamaradas, eyecciones de masa coronal — de principio a fin. Si podemos medir la física en cada paso de una llamarada solar, podemos entender mucho más sobre cómo funcionan.

Trabajas en la intersección de la investigación de alto nivel y la comunicación pública. ¿Cuáles son los mayores desafíos de traducir la física solar compleja en narrativas que sigan siendo rigurosas pero accesibles?

Algunos de los mayores desafíos tienen que ver con las creencias que el público tiene sobre sí mismo. Si alguien llega a una de mis conferencias, actividades o pasantías con la convicción de que no es lo suficientemente inteligente para entender lo que está pasando, tengo que encontrarme con esa persona ahí y ayudarla a cuestionar esa creencia.

Hacer la ciencia divertida es en realidad la parte fácil. Podemos hacer actividades kinestésicas, crear proyectos de arte, ver videos de simulaciones científicas, disfrutar manualidades y jugar juegos para comunicar un concepto. Los verdaderos desafíos son asegurarse de que cada persona se sienta bienvenida y fomentar un sentido de pertenencia. He encontrado que podemos empezar a construirlo formando relaciones genuinas con la gente que encontramos — por breve que sea el encuentro — y permaneciendo accesibles para tanta gente como sea posible. Así, la autocrítica negativa se va silenciando, y un sentido de pertenencia — y quizás incluso una identidad científica — puede empezar a desarrollarse.

En tu opinión, ¿qué tan subestimado está el riesgo global del clima espacial? ¿Estamos científica y tecnológicamente preparados para un evento de nivel Carrington?

El riesgo de los eventos de clima espacial está bastante bien entendido, pero los detalles son borrosos. Nuestra capacidad para predecirlos con alguna precisión todavía no está donde debería. Un evento de nivel Carrington sería catastrófico para la economía y la tecnología actuales, desde tierra hasta el espacio — satélites, redes eléctricas, infraestructura de comunicaciones. La buena noticia es que la comunidad científica está trabajando junto con la industria para que las actualizaciones de nuestra infraestructura sean más robustas frente a grandes tormentas geomagnéticas, y tenemos salvaguardas y protocolos establecidos.

Científicamente, veo un futuro prometedor para la predicción del clima espacial. La era MUSE nos ayudará a entender mejor la corona dinámica y los orígenes del viento solar. Misiones como el Polarímetro para Unificar la Corona y la Heliosfera (PUNCH) de la NASA, el Solar Orbiter de la ESA y el Parker Solar Probe de la NASA nos dan perspectivas detalladas de la corona exterior y el viento solar. El SOLAR-1 de la NASA, ahora en el punto de Lagrange L1 de la Tierra, es nuestro primer monitor continuo de clima espacial. Con estos conjuntos de datos combinados con modelos nuevos y mejorados, creo que estamos entrando en una era dorada de predicción del clima espacial.

Has servido como científica solar y de auroras a bordo de expediciones árticas con HX Expeditions. ¿Cómo transforma presenciar el fenómeno auroral en campo la percepción de la física magnetosférica, comparado con estudiarlo a través de datos?

Tanto la observación in situ como la recolección de datos son importantes — no podemos contar una historia completa sin ninguna de las dos. Pero presenciar una aurora en vivo está más allá de toda imaginación. Las fotos solas no pueden transmitir la delicada danza de cortinas de luz ondulantes; partículas solares interactuando con partículas atmosféricas para liberar colores vibrantes, plasma sobrecalentado siguiendo líneas de campo magnético para crear columnas verticales de cientos de kilómetros de altura.

Cuando los campos magnéticos del Sol chocan con el campo magnético de la Tierra, la explosión de luz y color resultante refleja tanto la intensidad del poder magnético del Sol como la firmeza del escudo magnético de la Tierra. Estamos a la vez protegidos y maravillados por este juego de fuerzas físicas — ¡qué afortunados somos de vivir en semejante planeta?

Desde tu perspectiva, ¿cómo puede América Latina fortalecer su rol en la heliofísica y la investigación del clima espacial?

América Latina juega un papel crucial en la investigación heliofísica, particularmente a través del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales en Brasil, el Observatorio de Radio Jicamarca en Perú y el Radiotelescopio ALMA en el Atacama. Al comprometerse a priorizar las observaciones solares y atmosféricas, y al continuar monitoreando los sistemas GNSS durante eventos de clima espacial, los observatorios latinoamericanos pueden hacer una contribución aún mayor a los conjuntos de datos que necesitamos para entender el Sol en cada longitud de onda observable.

¿Cuál crees que será el desarrollo más transformador en heliofísica durante la próxima década?

Realmente creo que estamos muy cerca de entender cómo resolver el Problema del Calentamiento de la Corona Solar. Tenemos muchas de las piezas del rompecabezas, y mediante comunicación y colaboración continuas — combinadas con supercomputadoras más rápidas y satélites más sensibles — podemos empezar a armarlas. Hacerlo también nos ayudaría a entender mejor los orígenes solares del clima espacial y a proporcionar mejores condiciones de frontera coronales y heliosféricas para los modelos de predicción. Estoy muy animada por la tecnología que se está desarrollando y por la disposición de nuestro campo para trabajar juntos hacia objetivos comunes.

Si te proyectas 15 años hacia el futuro, ¿qué tipo de legado científico te gustaría haber construido?

Mi legado científico no se tratará solo de mis contribuciones para entender los campos magnéticos solares, sino de los jóvenes que harán muchas más contribuciones que yo. Todos nos apoyamos en los hombros de gigantes, y la próxima generación me debe llegar más lejos de lo que yo he llegado, así como yo les debo a mis predecesores correr donde ellos solo podían caminar. Nos allanamos el camino mutuamente, prestamos atención a lo que necesitamos como campo y como investigadores individuales, y nos aseguramos de hablar con tanta gente alrededor del mundo como podamos. Así es como resolvemos problemas; así es como construimos comunidades que pueden superar obstáculos y prosperar.

Si puedo inspirar a aunque sea una sola persona a silenciar su autocrítica y creer que pertenece a este campo, entonces habré hecho mi trabajo.

Reflexión editorial

Lo que más me llama la atención de Rebecca Robinson no es la densidad de su ciencia — aunque la ciencia es formidable — sino la coherencia de su manera de ver el mundo. Hay investigadores que hacen física excelente pero que habitan sus laboratorios como islas. Robinson no. Para ella, el glaciar islandés y la corona solar hablan el mismo idioma matemático. El hielo y el plasma son manifestaciones distintas del mismo principio: que todo en la naturaleza es causa y efecto al mismo tiempo, que nada existe en aislamiento, que tocar una cosa te puede enseñar a tocar otra completamente diferente. Esa intuición no se enseña en ningún plan de estudios. Se construye viviendo.

Su trabajo con MUSE representa uno de los saltos observacionales más importantes en física solar en una generación. Un espectrógrafo de 35 rendijas que captura su campo visual de 170″×170″ de forma simultánea — no escaneando, no muestreando, sino registrando el panorama espectral completo de una región durante los eventos más violentos que el Sol produce — es el instrumento que la heliofísica necesitaba para dejar de trabajar con fotogramas y empezar a trabajar con películas. Como IRIS antes que él, MUSE ensamblará un mosaico de disco completo a partir de múltiples observaciones; lo revolucionario es que ese muestreo espectral simultáneo ocurre sobre todo ese campo a la vez. Cuando ese instrumento vuele y empiece a hablar, puede que la corona solar por fin cuente su secreto. El hecho de que la persona liderando su narrativa pública haya aprendido ecuaciones diferenciales perforando hielo en Islandia dice algo profundo sobre cómo se forja realmente la intuición científica.

Para quienes seguimos la heliofísica desde América Latina — y para quienes miramos a Jicamarca, al INPE o al ALMA y nos preguntamos qué papel puede jugar nuestra región en el próximo capítulo — las palabras de Robinson en esta entrevista no son filosofía abstracta. Son una invitación directa. Las piezas del rompecabezas existen. El campo quiere más voces. El único requisito es creer que tenés derecho a tocar el Sol.

Por Homer Dávila Gutiérrez,FRAS. SKYCR.ORG