año 3 saberes -...

saberes compartidos

Revista de Divulgacin Cientfica, Tecnolgica y Humanstica

ao 3no. 4 2009

Segundo Semestre

Puebla, Pue.

El Gran Telescopio Canarias

y la participacin de Mxico.

Del maravilloso mundo de la literatura

al apasioante mundo de las ciencias

Gigantes invisibles entre una multitud de enanas brillantes

20093

Nm. 4ao 3 Segundo Semestre 2009

Directorio SumarioDr. Jaime Daz HernndezDirector General del Consejo de Cienciay Tecnologa del Estado de Puebla

Dr. Benito Ramrez ValverdeDr. Eduardo Mendoza TorresDr. Gregorio Hernndez Cocoletzi Consejo Editorial

Dr. Gerardo Francisco Torres del Castillo Dr. Jos de Jess Prez Romero Dr. Jos Luis Carrillo Estrada Dr. Jenaro Reyes Matamoros Dr. Umapada Pal Dr. Jaime Eduardo Estay Reyno M.C. Germn Snchez Daza Dr. Nestor Estrella Chulim Dra. Griselda Corro Hernndez Dr. Mario Garca Carrasco Comit Editorial

Fs. Pedro Ochoa SnchezEditor

Lic. Graciela Jurez Garca Lic. Gabriela Patricia Flores Ancona Correccin de Estilo

Lic. Vanessa Carren OrtegaMisha Berenice Bautista GuzmnDiseo y Formacin Editorial

Saberes Compartidos es una revistade la comunidad acadmica y de investigacin del Estado de Puebla, coordinada por el Consejo de Ciencia y Tecnologa del Estado de Puebla.29 Sur 718, Col. La Paz, CP. 72160 Puebla, Pue. Tel/Fax: 01(222)249 76 22 / 231 58 07.www.concytep.pue.gob.mxISSN (en trmite)

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EditorialLuis Felipe Rodrguez Jorge

Artculos de Divulgacin

Gigantes invisibles entre una multitud de enanas brillantes

Itziar Aretxaga / David H. Hughes

El Gran Telescopio CANARIAS y la participacin de Mxico

Jos Ramn Valds Parra / Ral Mjica GarcaMiguel Chvez Dagostino / Emanuele Bertone

Primera noche de las estrellas en Mxico

Philippe Faure

Del maravilloso mundo de laliteratura, al apasionante mundo

de las cienciasCitlalli Netzahualcoyotzi Piedra

Los humedales artificiales, una ecotecnologa para el

tratamiento de aguas residualesAlejandra Galiote Flores / Vctor Luna Pabello

GuillermoTenorio Tagle

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12

Entrevista

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31

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Artculos de Investigaciny Enseanza

Uso de las Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin

en el laboratorio de cienciasErika Martnez Mir / Fernando Gamboa Rodrguez

Ricardo Castaeda Martnez / Jess Ramrez Ortega /Clara Rosa Mara Alvarado Zamorano

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La Poesa del Universo:Robert OssermanOmar Lpez Cruz / Ral Mjica Garca

Resea 59

Anlisis estadstico de la aplicacin de un modelo cognitivo

para la evaluacin de proposiciones lgicas en estudiantes del nivel Tcnico

Superior UniversitarioJoel Surez Cansino / Emma Lucio Martnez

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Directorio / Sumario

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Editorial

EditorialConcluye 2009, Ao Internacional de la Astronoma, declarado como tal por la Organizacin de las Naciones Unidas, en res-puesta a una peticin hecha desde 2003 por la comunidad astronmica internacional, de la cual Mxico forma parte.

As, durante este ao conmemoramos los 400 aos del primer uso astronmico del te-lescopio por Galileo con gran diversidad de eventos, tanto en el mbito nacional, como internacional. Como objetivo principal, la conmemoracin buscaba lograr que el ma-yor nmero posible de personas en el mundo repitieran algunas de las experiencias de Ga-lileo al observar por vez primera a travs del telescopio los crteres de la Luna, los satlites de Jpiter, o las fases de Venus.

Creo que tanto los astrnomos como el p-blico ganamos mucho con la experiencia. Adems de nuestras labores cotidianas de investigacin y enseanza, los astrnomos estamos acostumbrados a realizar algo de divulgacin. Hay al menos dos razones para este inters nuestro en la divulgacin; en pri-mer lugar esta actividad nos proporciona una manera de vincularnos de manera inmediata con la sociedad, explicndole las maravillas que hay en el Cosmos; en segundo lugar, la Astronoma llama la atencin del gran pbli-co, lo cual hace gratificante nuestra labor de divulgacin.

El que haya ms pblico para una conferen-cia de hoyos negros que para una de alimen-tos, nos recuerda que no slo de pan vive el ser humano. Normalmente, los astrnomos dedicamos un poco de tiempo a la divulga-cin, digamos un 5 o 10%. Durante 2009 para muchos de nosotros este porcentaje creci hasta convertirse temporalmente en nuestra actividad ms importante.

El pblico particip entusiastamente en los eventos, tan slo en nuestro pas, se estima que varios cientos de miles de personas par-ticiparon en alguna actividad relacionada con el Ao Internacional de la Astronoma. Y s, la gente del siglo XXI an emite un suspiro de admiracin al ver a travs de un telescopio las lunas de Jpiter o las fases de Venus.

Este nmero de Saberes Compartidos toma cartas en el Ao Internacional de la Astrono-ma, con una buena parte de su contenido dedicado a la ciencia de Urania. El artculo de Philippe Faure Primera Noche de las Estrellas en Mxico nos recuerda cmo el pasado 31 de enero, con el auspicio de las instituciones francesas y mexicanas, con la colaboracin de astrnomos profesionales y aficionados, y co-municadores de la ciencia se celebr en una veintena de sitios arqueolgicos e histricos del pas la Noche de las Estrellas. El evento fue todo un xito, como se detalla amena-mente en el artculo. Tambin se explica la vinculacin de ste con el que se realiza en Francia desde hace unos 20 aos y cmo se repetir en nuestro pas en abril de 2010, en el marco del bicentenario de la Independencia y el centenario de la Revolucin Mexicana.

Los destacados investigadores del Instituto Nacional de Astrofsica, ptica, y Electrni-ca (INAOE) Itziar Aretxaga y David H. Hughes nos presentan un artculo en el que de manera muy accesible nos describen uno de sus pro-yectos ms importantes, que busca entender cmo se formaron en el pasado las galaxias y los cmulos de galaxias. Estos investigadores, en colaboracin con cientficos de EUA y Ja-pn, han descubierto un remoto sistema de galaxias ya presente cuando nuestro Universo tena slo el 15% de su edad actual. El detector de ondas milimtricas con el que se realiz el descubrimiento se utilizar eventualmente en el Gran Telescopio Milimtrico, uno de los pro-yectos cientficos ms ambiciosos del pas.

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Editorial

Cuatro investigadores del INAOE, Jos Ramn Valds, Ral Mjica, Miguel Chvez y Emanue-le Bertone nos actualizan sobre el estado de otro gran proyecto en el que Mxico participa: El Gran Telescopio Canarias. Este telescopio, ubicado en La Palma en las Islas Canarias es el ms grande del mundo y Mxico contar con el 5% del tiempo para realizar diversos pro-yectos observacionales. Tanto el INAOE como la UNAM hicieron aportaciones tcnicas y de instrumentacin al Gran Telescopio Canarias para obtener este tiempo, que permitir ob-servaciones de gran sensitividad.

Para completar su contenido astronmico, se nos presenta una entrevista con el Dr. Gui-llermo Tenorio Tagle, uno de los astrnomos mexicanos que ms repercusin ha tenido a escala mundial, en el que nos habla de sus logros pasados y sus proyectos futuros. Final-mente, la resea redactada por Omar Lpez y Ral Mjica es, faltaba ms, de un libro de divulgacin de astronoma cuya traduccin al espaol forma tambin parte del Ao Interna-cional de la Astronoma.

Para los lectores interesados en saber ms de Galileo, hay varios libros de autores mexica-nos sobre el astrnomo italiano: El hombre de la torre inclinada, Galileo Galilei de Irene Cruz Gonzlez, Abraham Nosnik, y Elsa Reci-llas (Editorial Andrs Bello, 1998), Galileo y el telescopio, 400 aos de ciencia, de Hctor Do-mnguez y Julieta Fierro (Uribe y Ferrari Edito-res, 2007), La Mirada De Galileo de Susana Biro (Fondo De Cultura Econmica, 2009) y Galileo: su tiempo, su obra y su legado, com-pilado por Luis F. Rodrguez y Silvia Torres Cas-tilleja (El Colegio Nacional, 2009).

En el carcter plural de Saberes Compartidos, este nmero contiene artculos de otros te-mas, que van de la enseanza de la cien-cia a los humedales artificiales, pasando por el uso de las tecnologas de la infor-

macin y la comunicacin en el laborato-rio de ciencias. Encontr muy educativo leer el artculo Del maravilloso mundo de la literatura al apasionante mundo de las ciencias de la Qumica Citlalli Netzahual-coyotzi Piedra, donde se argumenta que el mundo imaginativo y emocional de la literatura est mucho ms cerca del sobrio y racional de la ciencia de lo que normal-mente se cree.

En fin, que le deseamos al lector una feliz travesa por este nmero que an con un fuerte toque astronmico, no desatiende otras preocupaciones de la ciencia y las humanidades.

Luis F. Rodrguez Jorge Centro de Radioastronoma y Astrofsica, Campus Morelia, [email protected]

Luis Felipe Rodrguez JorgeFuente Boletn UNAM-DGCS-606

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Gigantes invisibles entre una multitud

de enanas brillantes Itziar Aretxaga David H. Hughes

Introduccin

Cmo se formaron las galaxias elpticas, las ms grandes que conocemos en el zoo galc-tico? Cmo llegaron a agruparse en enormes concentraciones de miles de galaxias, a las que conocemos como cmulos de galaxias? Cun-do nacieron estas superestructuras y cmo se fueron enriqueciendo con nuevos miembros galcticos? Estas son algunas de las preguntas que los astrnomos nos hacemos con el fin de entender la evolucin del Universo y nuestro lugar dentro del mismo.

Recientemente un equipo compuesto por in-vestigadores de Japn, Estados Unidos y Mxi-co, descubrimos una agrupacin de galaxias masivas a una distancia de 11.5 mil millones de aos luz, en lo que se piensa es una estructura filamentaria coherente que dar lugar a un c-mulo rico de galaxias[1]. La luz que recibimos de esta estructura se emiti cuando el Universo tan slo tena el 15% de su edad actual.

Este hallazgo de galaxias gigantes poblando una de las superestructuras del Universo temprano,

arroja nuevos datos sobre la formacin de los cmulos de galaxias y el papel que juegan las galaxias elpticas en la evolucin de los mismos.

Hallazgo

El hallazgo se realiz mediante observaciones a 1.1 mm con la cmara AzTEC (Aztronomical Thermal Emission Camera), un instrumento de primera generacin destinado para el Gran Telescopio Milimtrico (GTM) de 50 m de di-metro, ubicado en el Volcn Sierra Negra de Puebla. Desde 2007 el GTM se encuentra reali-zando ajustes de ingeniera, por lo que la cma-ra se acopl temporalmente al Telescopio Na-cional Japons ASTE (Atacama Submillimeter Telescope Experiment) de 10 m de dimetro, y se encuentra a 4860 m de altitud en Pampa la Bola, Chile. AzTEC estuvo instalado en ASTE entre 2007 y 2008, y en estos momentos se en-cuentra en los laboratorios de la Universidad de Massachussets, Estados Unidos, con la fina-lidad de incorporar algunas modificaciones en la ptica de entrada al receptor que permita acoplarlo al GTM el ao prximo.

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Las galaxias milimtricas estn fuertemente oscurecidas por polvo

csmico, que absorbe muy eficientemente la luz visible y ultravioleta, y la remiten en longitudes de onda mucho ms largas.

Las observaciones de AzTEC muestran una agrupacin de 30 galaxias brillantes en on-das milimtricas, con brillos aparentes de entre 8.7 y 2.8 mJy (mili Jansky), distribuidas en un rea de 390 minutos de arco cuadra-dos, lo que corresponde a un poco ms de media luna, en la direccin de la constelacin de Acuario. Ya se saba que en esta zona del cielo y a una distancia de 11.5 mil millones de aos luz de la Tierra, se encontraban agrupa-

ciones de galaxias Lyman-alpha menos masi-vas pero brillantes en luz visible. Esta agrupa-cin de galaxias brillantes se llama SSA22. Las galaxias milimtricas, sin embargo, pasaron desapercibidas en los censos realizados en esta zona del cielo en luz visible, ya que estas galaxias estn fuertemente oscurecidas por polvo csmico (conglomerados slidos de sili-catos, carbonatos y otros elementos pesados, que van desde unas pocas molculas a tama-os menores que el micrmetro), el cual es abundante en las zonas donde se forman nue-vas generaciones de estrellas. El polvo csmi-co se encuentra mezclado con el gas intereste-lar, absorbe muy eficientemente la luz visible y ultravioleta proveniente de los astros en naci-

Figura 1: Regin central del Cmulo de Coma, observado en luz ptica (cortesa de O. Lpez-Cruz del INAOE, e Ian K. Shelton de Mount Allison Univ., Canad). Coma es un cmulo de galaxias rico y cercano, localizado a 320 millones de aos luz. Contiene ms de mil galaxias gigantes en un dimetro de unos 3 millones de aos luz. Las ms prominentes son las galaxias elpticas, como NGC4874 y NGC4889, las galaxias color naranja al centro y cen-tro derecha de la imagen, que constan de ms de un billn de estrellas cada una, y son unas decenas de veces ms masivas que la Va Lctea.

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miento, y la reemiten en longitudes de onda mucho ms largas. Es por esto que los grandes centros de formacin de nuevas estrellas pa-san desapercibidos para los observadores que estudian el cielo a travs de luz visible.

El ritmo de produccin de nuevas estrellas en las galaxias AzTEC es unas mil veces el

de la Va Lctea.

Las galaxias gigantes detectadas con AzTEC producen estrellas a un ritmo de ms de qui-nientas masas solares por ao (donde una masa solar es aproximadamente 2 x 1030 kg), es decir, unas mil veces la tasa de produccin de la Va Lctea en la actualidad. Aunque este tipo de galaxias en formacin se haban de-tectado hace una dcada en otras zonas del cielo, por primera vez tenemos evidencia de que se encuentran en una agrupacin cohe-rente en el universo temprano

Descubrimos recientemente una agrupa-cin de galaxias masivas distantes. Estas galaxias gigantes parecen poblar una de las superestructuras del universo infante.

Lo que sabemos y lo que nos queda por saber

Con las observaciones de AzTEC hemos em-pezado a conocer la naturaleza de estas ga-laxias que estn en la misma zona del cielo que las galaxias Lyman-alpha. Sabemos que las separaciones angulares tpicas entre ga-laxias AzTEC y Lyman-alpha son similares a las de las galaxias Lyman-alpha entre s, y que los colores de las galaxias AzTEC parecen in-dicar distancias csmicas comparables a las de las galaxias Lyman-alpha, de manera que la conclusin lgica es que deben ser parte de la misma estructura de cmulo. Pero toda-va no tenemos seguridad absoluta.

Para ello se debe medir con precisin la dis-tancia a estas galaxias. Esto es algo que espe-ramos sea posible con instrumentos sensibles al espectro milimtrico. El GTM contar con el Receptor de bsquedas de corrimientos al rojo. Los astrnomos medimos realmente el desplazamiento que sufren las ondas elec-tromagnticas hacia el rojo producido por la expansin del Universo (un efecto similar al de un transente que escucha en la carrete-ra la sirena de una ambulancia, y percibe que cuando se acerca la ambulancia el sonido es ms agudo que cuando se aleja). Este despla-zamiento de la luz a longitudes de onda ms largas (si fueran sonido, seran ms graves) es el que permite estimar el crecimiento del Universo desde que las ondas electromagn-ticas se emitieron hasta que las recibimos, y a travs de esta medida derivar la distancia al objeto emisor. El receptor de bsquedas de corrimientos al rojo se concentrar en de-tectar las lneas de emisin del monxido de carbono (CO) en astros lejanos, y mediante ellas, calcular la distancia a los mismos. Si las galaxias milimtricas descubiertas con AzTEC en la direccin de Acuario se encuentran real-mente a una distancia de 11.5 miles de millo-nes de aos luz, con un desplazamiento de la luz de 3.1 veces la longitud de onda con que fue emitida, entonces sin duda alguna for-man parte de la estructura SSA22.

Figura 2: Representacin artstica del descubrimien-to de un conjunto de galaxias masivas hacia el proto-cmulo SSA22 realizado con la cmara AzTEC montada en el telescopio japons ASTE a finales de 2007. En rojo se representan las galaxias masivas AzTEC. Los puntos blanquiazules representan las centenas de galaxias menos masivas que se conocan anteriormente en esta regin a travs de censos realizados en ondas visibles, las llamadas emisoras de Lyman-alpha.

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Por primera vez tenemos evidencia de que se encuentran en una agrupacin coheren-te en el universo temprano. Debemos medir

con precisin la distancia a estas galaxias con instrumentos tales como los del GTM.

El receptor de bsquedas de corrimientos al rojo tambin permitir medir el perfil de las lneas de emisin del CO y conocer la masa concentrada en las zonas centrales de las ga-laxias. Por similitud con los brillos encontra-dos en galaxias milimtricas estudiadas en otros entornos del universo temprano, se tie-ne la fuerte sospecha de que estos sistemas descubiertos con AzTEC tienen masas estela-res del orden de centenas de miles de millo-nes a varios billones de masas solares y, por tanto, podran corresponderse con las etapas de formacin de las galaxias elpticas.

Ahora es necesario saber qu tipo de estruc-tura morfolgica tienen las galaxias, si han llegado a la esfericidad caracterstica de las galaxias elpticas, o si por el contrario, son sistemas irregulares y todava dinmicamen-te inestables en coalescencia (propiedad de unirse o fundirse). Para responder a estas preguntas se tienen que utilizar instrumen-tos con mayor poder de resolucin que el GTM, como el interfermetro ALMA (Ataca-ma Large Millimeter Telescope), hoy en da en construccin en Los Llanos de Chajnantor del desierto de Atacama.

Cmulos de galaxias y galaxias elpticas

Por qu es tan importante probar que las galaxias AzTEC forman parte de una estruc-tura coherente en el universo temprano? Los cmulos de galaxias son las estructuras ms grandes que conocemos en el Universo local. El cmulo de Coma, ubicado a 320 millones de aos luz de la Tierra, contiene ms de mil galaxias, y en conjunto pesa alrededor de mil billones de masas solares.

Las elpticas forman la poblacin dominan-te de galaxias en los cmulos ricos, y son los sistemas galcticos ms masivos que cono-cemos en el Universo local: normalmente contienen un billn de masas solares en es-trellas. Desde hace dcadas se sabe que sus poblaciones estelares son muy viejas, que las galaxias no contienen grandes centros de formacin estelar ni abundante gas inter-

Figura 3: A la derecha I. Aretxaga junto a la estudiante de doctorado Milagros Zeballos, en la base del telesco-pio, instalando los ductos que permiten hacer una re-carga de 4He presurizado a AzTEC, durante la campaa de observaciones de AzTEC en ASTE, en el 2008.

Figura 4: Cmara AzTEC montada en la cabina de recep-tores del telescopio japons ASTE. El barril color crema es un criostato de dos tanques que contienen nitrge-no lquido y helio lquido (4He), y un refrigerador inter-no de tres etapas (4He,3He,3He), capaz de mantener los detectores de la cmara a 250 mK (-272.9 grados Celsius), temperatura necesaria para que sean sensi-bles a la radiacin de fuentes astronmicas en ondas milimtricas. AzTEC fue diseado e integrado en los la-boratorios de la Universidad de Massachusetts (EEUU) por G.W. Wilson y su equipo.

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estelar, de lo que se infiere que se formaron hace mucho tiempo. La mayora de las estre-llas que se encuentran en las galaxias elpti-cas tienen fechas de nacimiento que datan de hace ms de 11 mil millones de aos, lo que quiere decir que debieron formarse en un lapso de 2 mil millones de aos (la vida del Universo se estima en 13.7 mil millones de aos). Para poder formar un billn de estre-llas en un intervalo de 2 mil millones de aos, la tasa de formacin de estrellas debe ser de al menos unas 500 masas solares por ao, si es que se forman a un ritmo constante. Este ritmo que se deriva de la masa y edad de las galaxias elpticas es similar a la tasa de naci-miento de estrellas medido en las galaxias AzTEC encontradas hacia SSA22.

El cmulo de Coma, ubicado a 320 millones de aos luz de la Tierra, contiene

ms de mil galaxias.

Conclusin

El descubrimiento de galaxias muy masivas en la misma localizacin que las galaxias Lyman-alpha enanas, con masas estelares de menos de mil millones de masas solares, pone en evidencia que la espina dorsal de un cmulo en nacimiento, formada por los sistemas galcticos ms masivos, puede estar en funcionamiento en pocas muy tempra-nas. Esta estructura podra dar lugar a un c-mulo rico de galaxias. SSA22 no es todava un cmulo de galaxias, ya que no parece tener una dinmica en equilibrio y su morfologa es filamentaria, pero con estas nuevas galaxias gigantes, se cuenta con un elemento adicio-nal para llegar a considerarlo un proto-cmu-lo rico: las proto-galaxias elpticas observadas en esta estructura nos hacen llegar a la hip-tesis (todava no probada) que SSA22 podra ser parecido a lo que habra sido Coma hace 11.5 mil millones de aos.

Las observaciones AzTEC ponen en evi-dencia la espina dorsal de un cmulo de

galaxias en nacimiento.

Glosario:Cmulo de galaxias: gran agrupacin de ga-laxias ligadas gravitacionalmente.

Efecto Doppler: cambio de la frecuencia ob-servada de una onda cuando la fuente emiso-ra est en movimiento respecto al observador.

Galaxia: agrupacin autogravitante multitu-dinaria de estrellas, gas interestelar, polvo y, al parecer, materia oscura.

Galaxia milimtrica: galaxia descubierta en ondas milimtricas. Usualmente son galaxias muy lejanas con grandes tasas de formacin estelar oscurecida por la presencia de polvo en sus medios interestelares.Figura 5: Telescopio nacional Japons ASTE (Atacama Submillimeter Telescope Experiment) de 10 m de di-

metro, localizado a 4860 m en Pampa La Bola, desierto de Atacama, Chile, donde se emplaz la cmara AzTEC en los aos 2007 y 2008.

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Galaxia emisora Lyman-alpha: galaxia le-jana descubierta en ondas visibles que pre-senta lneas de emisin intensas de hidrge-no atmico (Lyman-alpha, la ms intensa, se emite en el ultravioleta). En el contexto de este artculo se refiere a galaxias lejanas que forman estrellas y cuyos entornos no estn fuertemente oscurecidos por polvo.

Jansky (Jy): unidad de densidad de flujo (energa por unidad de rea, por unidad de tiempo, por unidad de frecuencia) utilizada frecuentemente en astronoma. En el sistema internacional 1 Jy = 10-26 W m-2 Hz-1.

Lyman-alpha: transicin del hidrgeno at-mico donde el electrn pasa del nivel orbital n=2 al n=1, y n es el nmero cuntico principal.

Masa solar: masa del Sol, equivalente a 1.98892 1030 kilogramo.

Polvo csmico: agregados slidos de mol-culas y metales que llegan hasta tamaos por debajo del micrmetro.

Referencias:

[1] Carrasco E., Aretxaga I. e Irvine W.M. Eds. (2006) El Gran Telescopio Milimtrico: dos pases vecinos exploran juntos el cosmos, Instituto Nacional de Astrofsica, ptica y Electrnica, Mxico (http://www.lmtgtm.org/gtm/book/lmtbook.html).

[2] Castro Tirado A.J. (1989) Macroestructu-ras del Universo: cmulos y supercmulos de galaxias, Equipo Sirius S.A., Espaa.

[3] Hughes D.H. y Aretxaga I. (2009) El Gran Telescopio Milimtrico, Ciencia, Academia Mexicana de Ciencias, 60 (1), 67.

[4] Matos T. (2004) De qu est hecho el Universo? Materia oscura y energa oscura, Fondo de Cultura Econmica, Mxico.

[5] Rodrguez L.F. (2005) Un Universo en expan-sin, Fondo de Cultura Econmica, Mxico.

[6] Tamura Y. et al. (2009) Spatial correlation between submillimetre and Lyman- galaxies in the SSA22 protocluster, Nature, 489, 61.

[7] Tenorio Tagle G. y Muoz Tun C. (2004) La luz con el tiempo dentro, Fondo de Cultu-ra Econmica, Mxico.

Itziar Aretxaga, investigadora titular del Insti-tuto Nacional de Astrofsica, ptica y Electrnica (INAOE), y miembro del Sistema Nacional de In-vestigadores (SNI) y de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC). Desde 2006 coordina la Seccin de Astronoma de la AMC. Obtuvo su doctorado en F-sica por la Univ. Autnoma de Madrid (Espaa). Su campo de investigacin es la formacin y evolucin de galaxias y la simbiosis entre la formacin estelar y la actividad nuclear de galaxias.

[email protected]

David H. Hughes, investigador titular del INAOE, miembro del SNI y de la AMC. Desde 2005 ejerce como director cientfico del GTM. Obtuvo su docto-rado en Astrofsica por la Univ. Central de Lancashi-re (Gran Bretaa). Su campo de investigacin es la astronoma e instrumentacin milimtrica, con un fuerte inters por la formacin y evolucin de las grandes estructuras del Universo: cmulos de ga-laxias y galaxias en formacin.

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El Gran Telescopio CANARIAS y la

participacin de MxicoEl telescopio ptico ms grande del mundo

Jos Ramn Valds ParraRal Mjica GarcaMiguel Chvez Dagostino Emanuele Bertone

El Gran Telescopio CANARIAS (GTC) es el telescopio ptico ms grande del mundo, su espejo principal, o primario, es segmentado y tiene una superficie equivalente a un espejo circular de 10.4 m de dimetro. Est ubicado a 2 mil 400 m de altitud, en uno de los mejores lugares del hemisferio norte para hacer obser-vaciones astronmicas profesionales: el Ob-servatorio del Roque de los Muchachos (ORM), en La Palma, Islas Canarias, Espaa. Este pro-yecto internacional es liderado por el Instituto de Astrofsica de Canarias (IAC); con la partici-pacin de Mxico a travs del Instituto de As-tronoma de la Universidad Nacional Autno-ma de Mxico (IA-UNAM); el Instituto Nacional de Astrofsica, ptica y Electrnica (INAOE), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (CONACYT); y los Estados Unidos de Nortea-mrica, a travs de la Universidad de Florida.

El GTC es el telescopio ptico ms gran-de del mundo...

Desde 1989, cuando se present a un Comi-t Cientfico Internacional la idea de construir un telescopio de 8 m de dimetro con un es-pejo monoltico (que fue modificada en 1995 por la de un telescopio segmentado de 10 m de dimetro), hasta la inauguracin oficial el 24 de julio del 2009, el proyecto super todos los obstculos que encontr en el camino para que el GTC se convirtiera, en la actualidad, en el telescopio ptico ms grande del mundo.

Figura 1. Imagen de la cpula del GTC sobre el atarde-cer del Observatorio Roque de los Muchachos (Autor Pablo Bonet, IAC).

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ubicado en uno de los mejores lugares del hemisferio norte para hacer

observaciones astronmicas profesionales.

El sistema ptico y las caractersticas principales del GTC

En un telescopio ptico-infrarrojo, el espejo primario (M1) es el encargado de recoger la luz que llega de los objetos celestes, mien-tras que, el espejo secundario (M2) recoge la luz que llega del espejo primario y la reenva hacia un foco que se encuentra por detrs del espejo primario (el foco Cassegrain) o hacia un espejo terciario (M3), para que llegue a los focos laterales del telescopio (los focos Nas-myth). Como vemos, los telescopios moder-nos pueden formar la imagen (hacen foco) en diferentes secciones del sistema ptico ya que se trabaja con instrumentos de observacin con caractersticas muy diferentes entre s.

El tamao del espejo primario es muy importantepara la nitidez o calidad de la imagen y poder observar objetos muy

dbiles

El tamao del espejo primario es muy im-portante. La nitidez o calidad de la imagen, es decir la capacidad que tiene un telescopio de separar objetos muy cercanos en el cielo,

aumenta con el dimetro del espejo primario, mientras que el poder colector de fotones (po-sibilidad de observar objetos muy dbiles) es proporcional a su superficie (el cuadrado del radio). El espejo primario del GTC est forma-do por 36 espejos vitro-cermicos hexagona-les de 1.90 m entre vrtices, 8 cm de grosor y 470 kg de peso cada uno. Los 36 segmentos funcionan como una sola superficie casi hexa-gonal de 11.3 m de extremo a extremo, con una separacin mxima entre segmentos ad-yacentes de 3 mm. Solamente el espejo prima-rio tiene un peso aproximado de 16 toneladas. La forma de los 36 hexgonos difiere un poco entre si, ya que juntos forman una figura se-mejante a un hiperboloide, es decir un cuenco muy abierto.

El espejo primario del GTC est formado por 36 espejos vitro-cermicos hexagonales

de 1.90 m

El sistema ptico del telescopio se comple-menta con un espejo secundario, casi hexa-gonal, de 1.2 m de dimetro y 38 kg de peso y un espejo terciario plano que desva la luz, procedente de los objetos celestes, hacia los diferentes focos laterales del telescopio, donde estn ubicados los instrumentos cien-tficos del GTC.

El sistema ptico del telescopio se com-plementa con un espejo secundarioy un espejo terciario plano que desva la luz

Para garantizar la calidad de las observacio-nes astronmicas se requiere que telescopios grandes, como el GTC, trabajen al lmite de sus capacidades. Por tal motivo, el GTC est equipado con un sistema de ptica activa en los espejos M1 y M2, el cual, mediante 168 sensores de borde (que garantizan la continui-dad entre los segmentos) y 108 actuadores, proporcionar la forma ideal de las superficies pticas. Esto es importante para contrarrestar los efectos negativos de la climatologa (vien-tos y cambios de temperatura), las tensiones mecnicas y posibles defectos de fabricacin sobre la calidad de la imagen que produzca el

Figura 2. Sistema ptico del GTC. M1: espejo primario, M2: espejo secundario, M3: espejo terciario, PF: foco primario, CF: foco Cassegrain, NF: foco Nasmyth, FCF: foco Cassegrain doblado.

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telescopio. Por ejemplo, los sensores de bor-de entre los diferentes segmentos del espejo M1 tienen una precisin de un nanmetro (la millonsima parte de un milmetro). Los actua-dores sern los responsables de mover fsica-mente cada uno de los 36 segmentos.

el GTC est equipado con un sistema de ptica activa en los espejos M1 y M2, los cuales proporcionarn la forma ideal de las

superficies pticas.

En un futuro el GTC contar, adems, con un sistema de ptica adaptativa, cuya funcin principal ser la de corregir los defectos, intro-ducidos por la atmsfera terrestre, en el frente de onda de la luz que llega de los objetos ce-lestes sin necesidad de modificar la forma de las superficies pticas. Estas correcciones se podrn realizar, durante una observacin as-tronmica, con una frecuencia mucho mayor que las correcciones de la ptica activa.

La estructura mecnica del GTC, fabricada en acero al carbono, se divide en tres grandes bloques: el tubo, la montura y el anillo de azi-mut. El tubo tiene la funcin de sostener los espejos y los diferentes focos del telescopio.

Todo el conjunto del tubo del GTC descansa sobre la montura, un sistema que, junto con los motores de movimiento, proporciona al te-lescopio dos ejes de rotacin perpendiculares.

Como todos los grandes telescopios, el GTC posee una montura alta-azimutal (azimut en el eje horizontal y altura en el eje vertical). Las plataformas Nasmyth (donde descan-sarn los instrumentos cientficos) y la hor-quilla son dos elementos importantes de la montura del telescopio.

El anillo de azimut est formado por una viga anular de acero, de unos 16 m de dimetro, que sirve de pista de rodamiento al movimien-to de azimut. Sobre el anillo se deposita todo el peso del telescopio a travs de unos cojine-tes hidrostticos que suavizarn el movimien-to y evitarn los rozamientos.

Finalmente, la cpula tiene forma esfrica, con un dimetro de 34 m y una altura mxi-ma de casi 26 m, equivalente a un edificio de 8 pisos. El conjunto, que tiene un peso de unas 500 toneladas, se apoya sobre un riel en su base, de manera que es posible rotar toda la estructura alrededor de su eje de simetra vertical. Con el objetivo de permitir la obser-vacin, la cpula del GTC incorpora una aber-tura de 13 m de ancho con 2 compuertas de observacin deslizantes.

La cpula tiene forma esfrica, con un dimetro de 34 m y una altura mxima

de casi 26 m, equivalente a un edificio de 8 pisos.

En el GTC se han conjuntado varios factores: una ptica de excelente calidad, un sistema preciso de ptica activa, una estructura me-cnica robusta y una cpula diseada para minimizar la turbulencia atmosfrica interna y externa, para que la calidad de la imagen que produce este telescopio sea superior a la de todos los telescopios de su tipo que le han precedido. Para tener una idea de la gran capacidad de observacin del GTC, podemos decir que el poder de visin del telescopio equivale a 4 millones de pupilas humanas, con l se podran distinguir los dos faros en-cendidos de un coche situado a unos 20.000 kilmetros de distancia, ms de una vez y media el dimetro de la Tierra.

Figura 3. Diseo de la estructura mecnica del GTC. En gris claro se observa el tubo del telescopio, en rojo la montura y en gris oscuro el anillo de azimut.

2009

podemos decir que el poder de visin del telescopio equivale a 4 millones de pupilas

humanas

Qu esperamos descubrir con el GTC?

Un telescopio como el GTC, donde se apro-vecharon los ltimos adelantos tecnolgicos en la construccin de espejos segmentados, en el diseo de sistemas de control, mecnica de alta precisin y materiales de construccin, est diseado y construido para dar respuesta a preguntas fundamentales de la Astrofsica moderna, entre las cuales podemos mencio-nar los sistemas planetarios extra-solares, el nacimiento de estrellas y galaxias lejanas, la naturaleza y evolucin de los agujeros negros, la composicin qumica del Universo tempra-no y la naturaleza de la materia oscura, por mencionar slo los ms importantes.

est diseado y construido para dar res-puesta a preguntas fundamentales de

la Astrofsica moderna

En los aos 90 del siglo pasado se descubrieron los primeros planetas fuera del Sistema Solar. Los ms de 370 planetas extra-solares, conoci-dos en la actualidad, son similares a Jpiter en masa y tamao. El prximo reto, en el cual la contribucin del GTC ser fundamental, es des-cubrir planetas extra-solares de tipo terrestre.

15Artculos de Divulgacin

Figura 4. Fotografa de la cpula y el edificio del GTC (Foto EFE).

Los ms de 370 planetas extra-solares, conocidos en la actualidad, son similares a

Jpiter en masa y tamao

La gran superficie colectora de luz del GTC y su excelente calidad de imagen en los inter-valos ptico e infrarrojo del espectro elec-tromagntico, ser una ventaja importante para el estudio de nubes moleculares fras y densas que no se observan fcilmente desde la Tierra. Estas nubes moleculares son fants-ticos laboratorios donde, tanto en la actua-lidad como en el pasado reciente, tienen lu-gar vigorosos procesos de formacin estelar.

Estas nubes moleculares son fantsticos laboratorios donde tienen lugar vigoro-

sos procesos de formacin estelar.

Los agujeros negros y otros objetos estelares compactos estn bien localizados en la actua-lidad, gracias a las observaciones de telesco-pios espaciales de rayos X y rayos (gamma). Recordemos que estos objetos se detectan por la emisin que se genera en los discos de acrecin (estructura en forma de disco alre-dedor de un objeto central masivo) del ma-

Figura 5. Primera imagen directa, en falso color, de un planeta extra-solar, tomada en el infrarrojo por el Very Large Telescope (VLT). El cuerpo central es la enana marrn 2M1207, con su compaero de masa planetaria 2M1207b (Cortesa ESO).

200916


terial que cae, en espiral, hacia el agujero ne-gro, debido a la extraordinaria deformacin del campo gravitacional alrededor de objetos compactos. Sin embargo, un asunto todava no resuelto, es la confiable determinacin de la masa de los agujeros negros, para lo cual ne-cesitamos telescopios grandes como el GTC.

un asunto todava no resuelto, es la confiable determinacin de la masa de los

agujeros negros

En las ramas de la Astronoma extragalctica; es decir en el estudio de sistemas fsicos si-milares a nuestra galaxia en el Universo, son muchas las contribuciones que puede ha-cer el GTC. Por ejemplo, en el caso particular de las llamadas galaxias activas, una fraccin significativa de la radiacin electromagnti-ca emitida no proviene de las componentes normales de una galaxia (estrellas, polvo y gas interestelar), por lo que resulta muy im-portante identificar las causas de esta emisin adicional e incluso estudiar la posible contri-bucin de las propias poblaciones estelares a este fenmeno. Son igualmente enigmti-cas las galaxias ultraluminosas, que emiten la mayor parte de su energa en el espectro infrarrojo, las cuales constituyen sistemas con una colosal tasa de formacin de nuevas

estrellas. Adems, es importante estudiar las poblaciones estelares de nuestra vecindad ga-lctica, ya que slo se conocen, a ciencia cier-ta, las propiedades de los sistemas estelares de las galaxias ms prximas a la Va Lctea. Tambin se desconocen las abundancias qu-micas de las galaxias de nuestro Grupo Local.

en el estudio de sistemas fsicos similares a nuestra galaxia en el Universo, son muchas

las contribuciones que puede hacer el GTC.

El Universo temprano; es decir las galaxias que estn a distancias muy grandes y los pro-cesos que ocurrieron en las primeras etapas de la formacin del Universo, tambin sern objetos de estudio del GTC. Son necesarias observaciones de muy alta resolucin para estudiar las propiedades de galaxias muy leja-nas y cusares (las galaxias activas ms lumi-nosas que podemos observar en el Universo).

Nuevamente la gran capacidad colectora del GTC jugar un papel muy importante en las observaciones de regiones de hidrgeno io-nizado (tomos de hidrgeno a los cuales se les ha arrancado el electrn que rodea al n-cleo) en galaxias enanas de baja luminosidad y de estrellas del halo de nuestra galaxia. El halo es una estructura esferoidal que rodea a la galaxia y que est formado por estrellas muy viejas y materia oscura. Estas observaciones fundamentales pueden arrojar nuevos cono-cimientos de importancia sobre la composi-cin qumica del Universo en sus etapas ms tempranas, posteriores a la Gran Explosin.

El halo es una estructura esferoidal que rodea a la galaxia y que est formado por

estrellas muy viejas y materia oscura.

Figura 6. Imagen de la Galaxia Activa NGC 7742 to-mada por el Telescopio Espacial Hubble.

200917


Los ojos del GTC

Tan importante como el propio telescopio es el diseo y construccin de instrumentos de observacin de alta tecnologa que aprove-chen las fantsticas prestaciones que brinda un telescopio como el GTC. En otras palabras, un telescopio sin instrumentos cientficos no tendra sentido, ya que con ellos se almacena toda la luz que capta el telescopio para, poste-riormente, estudiarla y analizarla.

Tan importante como el propio telesco-pio es el diseo y construccin de instrumen-

tos de observacin de alta tecnologa

Son tres los instrumentos cientficos de prime-ra generacin del GTC:

a) OSIRIS (Optical System for Imaging and low Resolution Integrated Spectroscopy), un espectrgrafo de baja resolucin con un siste-ma de imagen.

b) EMIR (Espectrgrafo Multiobjeto Infrarro-jo), un espectrgrafo multiobjeto de gran campo que trabajar en el infrarrojo cercano, muy importante en el estudio de los procesos de formacin estelar.

c) FRIDA (inFRared Imager and Dissector for

Adaptive optics), una cmara espectrgrafo para el infrarrojo cercano con unidad de cam-po integral que aprovechar el haz corregido por el sistema de ptica adaptativa.

Paralelamente se trabaja en CanariCam, una cmara y espectrgrafo (con posibilidades de coronografa y polarimetra) en el infrarrojo medio, entre 7.5 y 25 micras, como instrumen-to de segunda generacin.

Participacin de Mxico en el GTC

El 31 de julio del 2001, el INAOE y el IA-UNAM firmaron con la empresa pblica Gran Telescopio de CANARIAS, S.A. (GRANTECAN, encargada de la construccin del telescopio) un acuerdo referente a la operacin del GTC. En esa oportunidad, Mxico se comprometi a realizar aportaciones monetarias equivalentes al 5% del costo final del GTC. El convenio tam-bin estableci las lneas centrales para la uti-lizacin futura del telescopio, as como la par-ticipacin mexicana en su puesta en marcha y operacin. El convenio tambin establece el intercambio de tiempo de observacin entre el GTC y el Gran Telescopio Milimtrico (GTM), que el INAOE y la Universidad de Massachu-setts construyeron en la cima del Volcn Sie-rra Negra en Puebla, y que tambin es el ms grande del mundo en su tipo.

De esta forma, Mxico se convirti en socio de uno de los instrumentos astronmicos ms grandes y tecnolgicamente ms avanzados del mundo, abrindose as la puerta para que astrnomos de las instituciones mexicanas tengan acceso a tiempo de observacin reser-vado para proyectos de colaboracin en los telescopios de los observatorios del IAC.

el Taller de ptica del INAOE particip en la fabricacin de diversos componentes

de ELMER

Figura 7. Imagen de la galaxia M101 tomada con OSIRIS.

200918


El INAOE, que cuenta con un grupo de tcni-cos altamente especializados en la fabricacin, pulido de lentes y componentes pticos tan-to para instrumentacin astronmica como para otros fines, busc que su participacin en este proyecto fuera ms all de la contri-bucin monetaria y que incluyera el desarro-llo de tecnologa e instrumentacin. Desde que surgi esta asociacin cientfica entre Mxico y Espaa, se trat de aprovechar al mximo la extraordinaria tradicin ptica de nuestro pas. As, el Taller de ptica del INAOE particip en la fabricacin de diversos com-ponentes de ELMER, un instrumento multi-propsito, sugerido por el Comit Cientfico Asesor del GTC para tener un instrumento ms sencillo durante las primeras observa-ciones y que ofrece muchas posibilidades al astrnomo en el GTC, dada su extraordinaria calidad de imagen y transmisin. ELMER es capaz de hacer imgenes directas, fotometra rpida, y diversos modos de espectroscopia. Entre los aos 2002 y 2003, el Taller de ptica del INAOE fabric, para este instrumento, una lente de campo; puli dos espejos de dobla-do; desarroll las ventanas para los prismas y los grismas, y fabric cinco prismas. Este trabajo fue realizado segn las especificacio-nes recibidas y cumpli con todos los reque-rimientos establecidos por los especialistas espaoles involucrados en el proyecto.

ELMER es capaz de hacer imgenes direc-tas, fotometra rpida, y diversos modos de

espectroscopia.

El Instituto de Astronoma de la UNAM, por su parte, dise y construy la cmara de ve-rificacin que se usa para revisar que todo el sistema ptico del telescopio est perfecta-mente alineado.

En el diseo y desarrollo de OSIRIS, primer ins-trumento cientfico puesto a disposicin de la comunidad astronmica internacional, parti-cip un equipo mexicano formado por cient-ficos del IA-UNAM y del INAOE.

Estamos seguros que la colaboracin estable-cida entre las instituciones mexicanas y el GTC fomentar el desarrollo de nuevas generacio-nes de astrnomos mexicanos, entrenados en el uso de dos importantes facilidades obser-vacionales como son el GTC y el GTM.

Los primeros fotones mexicanos del GTC llegan al INAOE

En abril del 2009 se realizaron las primeras observaciones del GTC con propsito cien-tfico utilizando OSIRIS. Uno de los primeros proyectos, para los cuales se concedi tiempo de observacin, fue el concerniente al estudio

Figura 8. A la izquierda: imagen directa de la galaxia 3C 371. A la derecha: espectro preliminar, an no ca-librado en su totalidad, de la misma galaxia, donde se muestran algunas de las caractersticas espectrales identificadas. Ambas imgenes provienen de las observaciones realizadas con OSIRIS en el GTC.

200919


de poblaciones estelares en galaxias huspe-des de ncleos activos. El equipo de trabajo, constituido por investigadores del INAOE y del Observatorio Astronmico de Pdova (Italia), ha recibido con gran entusiasmo los valiosos datos que ha colectado el instrumento OSIRIS.

El proyecto pretende utilizar las capacidades espectroscpicas de OSIRIS para obtener la dis-tribucin de energa (espectro), en el intervalo visible del espectro electromagntico, de dos galaxias activas del tipo BL Lacertae: Mrk180 y 3C 371, observadas durante aproximadamente hora y media cada una. Si bien estas galaxias han sido objeto de numerosos estudios en los ltimos 30 aos, las capacidades de OSIRIS en el GTC y las bondades climticas del ORM han permitido obtener imgenes espectroscpicas de calidad sin precedentes que darn la opor-tunidad de hacer un estudio detallado de las poblaciones estelares en diferentes regiones de estos sistemas, as como establecer si se han producido brotes de formacin de nuevas ge-neraciones de estrellas en el pasado reciente.

Referencias:

Cuasares: en los confines del Universo, Dultzin D, Coleccin la Ciencia para Todos, FCE, 2008.

http://www.iac.es/divulgacion.php

http://www.lajornadadeoriente.com.mx/20 09/07/01/puebla/cul216.php

Jos Ramn Valds Parra, estudi la Licenciatura en Fsica y Matemticas en el Instituto Superior Pedag-gico de Lipietks, Rusia, realiz la Maestra y Doctora-do en Ciencias con la especialidad de Astrofsica en el INAOE, su lnea de investigacin es: Conexin AGN - Starburts: Sntesis de Poblaciones estelares en galaxias tempranas en diferentes ambientes.

[email protected]

Ral Mjica Garca, realiz su Doctorado y Maes-tra en Ciencias con la especialidad en Astrofsica en el INAOE, su investigacin se basa principalmente en Ncleos Activos de Galaxias y Surveys. Su proyecto ms reciente es el desarrollo del Triler de la Ciencia. Proyecto FOMIX, CONACYT-CONCYTEP.

Miguel Chvez Dagostino, estudi su Doctorado y Maestra en The International School for Advanced Studies, Trieste, Italia, realizando una investigacin llamada Absorption Line Spectral Indices in Stars and Stellar Systems(Doctorado) y otra titulada The Far Ultraviolet Energy Distribution of OB stars and the UVS-TAR Mission (Maestra). Sus lneas de investigacin versan sobre las Atmsferas y Poblaciones Estelares.

Emanuele Bertone, Investigador Asociado C del INAOE, realiz sus estudios de Doctorado en Miln, Italia y su Maestra en Turn en el mismo pas; sus in-vestigaciones son acerca de Atmsferas Estelares y Po-blaciones Estelares.

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En este Ao Internacional de la Astronoma se realiz la primera Noche de las Estrellas en Mxico, con el tema El Cielo de Nuestros Antepasados, actividad que se llev a cabo el 31

de enero de 2009 en 26 sitios de la Repblica, la mayora zonas arqueolgicas y reuni a ms de 200 mil personas. En Puebla, la sede fue la Zona Arqueolgica de Cholula.

Primera Noche de las Estrellas en Mxico

Philippe Faure

Figura 1.- Imagen grfica de la Primera Noche de las Estrellas en Mxico: El Cielo de Nuestro Antepasados.

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La Nuit des toiles

La Nuit des toiles (La Noche de las estrellas) es una actividad que se realiza en Francia desde hace veinte aos. Consiste en organizar, en una noche de agosto, en varios sitios del pas, un evento de divulgacin cientfica relacionado con la Astronoma. Cabe mencionar que esta poca es muy favorable en Francia, puesto que corresponde a un periodo en el cual el clima es bueno, la gente est disponible (es un pe-riodo vacacional) y el cielo nocturno especta-cular (es poca de lluvia de estrellas). Miles de astrnomos aficionados y/o profesionales comparten su pasin con el pblico, a travs de observaciones del cielo a simple vista y con telescopios, talleres, conferencias, etc. Es importante precisar que todas las actividades son gratuitas y que cada ao se promueve un tema especfico. En su inicio, cont con el apo-yo de uno de los principales canales de televi-sin francs, lo que le ayud a popularizarse y desarrollarse rpidamente, al punto que se volvi un acto tradicional que rene a miles de personas en todo Francia y dura cuatro das, llamndose entonces Les Nuits des toiles (Las noches de las estrellas).

Miles de astrnomos aficionados y/o profe-sionales comparten su pasin con el pblico,

a travs de observaciones del cielo

Un proyecto Franco-Mexicano

La Embajada de Francia en Mxico quera promover un gran evento de divulgacin de la ciencia que reuniera grandes institucio-nes cientficas francesas y mexicanas; surgi entonces, a finales del 2007, la propuesta de realizar algo similar a La Nuit des toiles en Mxico y transmitir la experiencia de Francia en la materia.

La Nuit des toiles en Mxico recibi un eco muy favorable de las instituciones

contactadas

La propuesta recibi un eco muy favorable de las instituciones contactadas y luego de una misin en Francia se decidi crear un Comit Nacional de organizacin de la Noche de las Estrellas, integrado por el Instituto de Astro-noma de la UNAM (IA-UNAM), el Instituto Po-litcnico Nacional (IPN), el Instituto Nacional de Astrofsica, ptica y Electrnica (INAOE), el grupo Perseo (en representacin de las socie-dades de astrnomos aficionados de Mxico), la Embajada de Francia y la Federacin de las Alianzas Francesas de Mxico. Asociadas a este Comit Nacional; colaboraron dos institucio-nes en Francia que participan como organiza-dores del evento galo: La Cit de lEspace (La Ciudad del Espacio) y La Ferme des toiles (La Granja de las Estrellas), aportando su valiosa experiencia en la realizacin de un evento de este tipo, no obstante las diferencias existentes entre las realidades de los dos pases.

Figura 1.- Imagen grfica de la Primera Noche de las Estrellas en Mxico: El Cielo de Nuestro Antepasados.

Figura 3.- En la Noche de las Estrellas, se realizaron programas cientfico- culturales: conferencias, msica, danza, teatro, talleres, entre otras. Foto: Departamento de Logstica-INAOE.

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El cielo de nuestros antepasados

Acorde a uno de los principios del evento fran-cs, se escogi un tema para esta primera edi-cin de la Noche de las Estrellas. Tomando en cuenta el rico pasado que tiene Mxico en re-lacin a la observacin del cielo, rpidamente se pens relacionar el tema cientfico de la As-tronoma con la historia prehispnica del pas. Fue entonces que se invit al Instituto Nacional de Antropologa e Historia (INAH) a sumarse al Comit Nacional de organizacin y luego se defini el tema de la primera edicin: El cielo de nuestros antepasados.

...el tema de la primera edicin: El cielo de nuestros antepasados.

Esta integracin fue determinante, ya que per-miti dar un escenario de lujo al evento: los sitios arqueolgicos prehispnicos a cargo del INAH. En lo que se refiere a la eleccin de la fecha, en principio se pens realizar en el mes de noviem-bre del 2008, finalmente se opt por el 31 de enero del 2009 por dos motivos: 2009 haba sido decretado Ao Internacional de la Astronoma por la UNESCO y corresponda tambin a los 70 aos de creacin del INAH.

se integr un Comit Local Puebla con ms de 12 institucionesla sede: Zona

Arqueolgica de Cholula.

El comit local Puebla

Al igual que en otros 24 estados, en Puebla se cre un Comit Local de organizacin, inte-grado por las siguientes instituciones: Alian-za Francesa de Puebla, Ayuntamiento de San Andrs Cholula, BUAP, CONCYTEP, INAOE, Ins-tituto Municipal de Arte y Cultura de Puebla, IUPAC, Museo Imagina, Planetario de Puebla, Secretara de Cultura del Estado de Puebla, Universidad de las Amricas, Puebla y Zona Arqueolgica de Cholula. Los representantes de todas estas instituciones, coordinados por la Alianza Francesa, se reunieron en mltiples ocasiones en los meses y semanas que prece-

dieron al 31 de enero, para resolver todas las cuestiones de promocin de la ciencia y logs-tica involucradas en este tipo de eventos. In-cluso varios de ellos participaron en el ensayo general que organiz el Comit Nacional en el sitio arqueolgico de Xochicalco en Morelos, a finales de noviembre del 2008.

Se eligi la zona arqueolgica de Cholula y algunas instalaciones prximas a esta zona. Hay que destacar aqu el papel fundamental que tuvo nuestro anfitrin, el Ayuntamiento de San Andrs, Cholula, ya que nos propor-cion un gran apoyo econmico, humano y logstico.

El 31 de enero de 2009 en San Andrs Cholu-la, luego de mltiples esfuerzos y de la labor intensa de mucha gente unida con un mismo objetivo, lleg por fin el gran momento. Desde muy temprano, todos los integrantes del staff de organizacin trabajaron para instalar todos los elementos logsticos: sealtica, templete con luz y sonido, carpas, baos, telescopios, etc. Por la tarde la gente empez a llegar y des-de temprano se hicieron largas filas para ad-quirir los pases gratuitos para poder ingresar a la zona arqueolgica donde se realizaba el recorrido artstico-astronmico que culminaba con la observacin astronmica.

Figura 4.- En La Noche de las Estrellas se desta-c la Astronoma mesoamericana. La imagen com-puesta corresponde al sitio arqueolgico de Xochi-calco, Morelos. Foto: Comit Nacional.

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A las 19:00 horas, inici oficialmente el even-to con una afluencia continua; se calcula que ms de 10 mil personas acudieron al sitio a lo largo de la noche; disfrutando de talleres, es-pectculos de msica, danza folklrica y tea-tro y por supuesto de la observacin astro-nmica a simple vista, con astrnomos que enseaban a leer el cielo con la ayuda de un mapa celeste; y luego con telescopios. Todo en un ambiente mgico proporcionado por actores con un vestuario alusivo a los astros y contando las historias del cielo. Fue un mo-mento de gran poesa y muchos se quedaron maravillados Cerca de la medianoche, se fi-naliz con una lluvia de estrellas de juegos pirotcnicos que ofreci el Ayuntamiento de San Andrs, Cholula.

ms de 10 mil personas acudieron al sitio a lo largo de la noche...


Figura 5.- Cientos de personas se dieron cita desde temprano en San Andrs, Cholula. Foto: Departamento de Logstica INAOE.

Al da siguiente se organiz en el zcalo de la ciudad de Puebla una actiividad similar, La Fiesta Contina, con una afluencia estimada de ms de 2 mil 500 personas.

El balance

Esta primera edicin de la Noche de las estre-llas en Mxico puede ser considerada como un xito: se realiz en 26 sedes repartidas en todo el pas, desde Baja California hasta Yuca-tn; la mayora en sitios arqueolgicos. Se es-tima que acudieron ms de 200 mil personas, en esta que es probablemente la manifesta-cin de divulgacin cientfica que haya reuni-do ms personas en toda la historia. Gente de todas las edades, de todos los niveles socio-culturales o socioeconmicos que comparti el gusto atvico de levantar la vista al cielo, de admirar la belleza del universo y de saber ms de sus misterios.

2009

la Repblica Mexicana; esta noche miles de personas observaron al mismo tiempo con su telescopio la Luna, como lo hizo Galileo Gali-lei hace 400 aos.

Philippe Faure, cuenta con una Maestra en ense-anza del francs como lengua extranjera (Universi-dad Stendhal de Grenoble), forma parte del Comit Puebla y del Comit Nacional Noche de las Estrellas. Es Director de la Alianza Francesa de Puebla y fun-cionario del Ministerio de Relaciones Exteriores de Francia, desde septiembre de 2007.

[email protected]

Acudieron ms de 200 mil personas, probablemente la manifestacin de

divulgacin cientfica que haya reunido ms personas en toda la historia.

El xito popular fue mucho ms all de las expectativas y debemos reconocer que en algunas plazas, incluyendo a Cholula, hubo personas que quedaron un poco frustradas por no poder participar en todas las activida-des, 37 exposiciones, 80 talleres, 85 proyec-ciones, 137 conferencias y 706 telescopios. 356 actores, 924 instructores y un total de 4 mil personas involucradas en la organiza-cin. Otro elemento que cabe destacar son las 244 instituciones que se involucraron y trabajaron conjuntamente: instituciones cientficas, de gobierno y culturales, univer-sidades pblicas y privadas, astrnomos pro-fesionales y aficionados.

356 actores, 924 instructores y un total de 4 mil personas involucradas en la

organizacin.

Qu sigue?

Luego del xito inicial, la mayora de las insti-tuciones y personas involucradas han mani-festado la intencin de organizar una segun-da edicin el prximo ao. La fecha ya ha sido definida; ser el sbado 17 de abril, y el tema estar relacionado con los grandes aniversa-rios que va a celebrar Mxico en el 2010, es decir el bicentenario de la Independencia y el centenario de la Revolucin.

una segunda edicinel 17 de abril, y el tema estar relacionado con el bicente-nario de la Independencia y el centenario

de la Revolucin.

Pero antes, el Comit Nacional ha organiza-do el llamado Reto Mxico 2009, que con-sinti en establecer un rcord guinnes que registr el mayor nmero de personas obser-vando la luna al mismo tiempo a travs de su telescopio. El Reto Mxico se llev a cabo el 24 de octubre en 42 sedes alrededor de toda


Figura 6: El Reto Mxico, organizado tambin en el marco del Ao Internacional de la Astronoma, dio al pas un nuevo Record Guiness: la mayor cantidad de personas observando al mismo tiempo la Luna a travs de un telescopio en la Explanada del Comple-jo Cultural Universitario, Puebla. Foto: Guadalupe Rivera, INAOE.

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Introduccin

En una valoracin rpida, se considera que la literatura est a las rdenes de la imaginacin y las emociones, mientras que la ciencia se encuentra bajo un estricto rgimen de sobriedad y razonamiento. Esta visin no podra ser ms errnea considerando que la mayor parte de las obras literarias se respaldan en el lgico raciocinio de nuestro entorno; y por su parte, miles de investigadores alrededor del mundo podran dar testimonio de que las ciencias requieren de la trascendental participacin de la imaginacin y de un aporte emocional nico que les permite continuar da a da su labor cientfica. Considerando estos hechos podemos asegurar que la literatura y la ciencia logran interceptarse en variados puntos, ya que comparten caractersticas (imaginacin, emociones, sobriedad y razonamiento) que claramente influyen en sus autores dando como resultado no slo obras literarias de gran calidad, sino adems, tecnologas novedosas. Aunado a esto, se cuenta con gran cantidad de ejemplos en donde se influencian de forma recproca el maravilloso mundo de la literatura y el apasionante mundo de las ciencias; sobre esto versa el presente artculo.

Del maravilloso mundo de la literatura

al apasionante mundo de las ciencias

Citlalli Netzahualcoyotzi Piedra

la literatura y la ciencia logran interceptarsedando como resultado

obras literarias de gran calidad y tecnologas novedosas.

De nombres, ciencia y literatura

Como punto de partida para analizar aquellos empalmes entre la literatura y las ciencias, podemos hablar acerca de los variados personajes literarios que la ciencia ha retomado para nombrar a una considerable cantidad de organismos, inclyanse entre stos animales y plantas, principalmente.

Uno de estos ejemplos es el arbusto Atropa belladona cuyos efectos mortales en los humanos impresion tanto al Carlos Linneo (bilogo sueco, padre de la taxonoma; ciencia que trata de los principios, mtodos y fines de la clasificacin de las plantas), que decidi nombrar al arbusto Atropa belladona; inspirndose en Atropos, una de las moiras o parcas de la mitologa griega.

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Segn la mitologa griega las moiras son quienes rigen la vida humana. Cloto, la ms joven, lleva consigo telas e hilos de todas las clases y colores y los elige segn el destino de cada persona. Laquesis es quien mueve el artilugio en el que se enrollan los hilos que Cloto le da y Atropos, la ms vieja de las parcas, es quien a su antojo y sin respetar la edad, la riqueza, el poder, ni ninguna prerrogativa corta el hilo de la vida de los mortales y as sta llega inevitablemente a su fin (1).

Este antecedente mitolgico es el que se encuentra detrs de la planta Atropa belladona, cuyo principio activo conocido como atropina, administrado en dosis mayores a 1.0 mg genera depresin en el sistema nervioso resultando un colapso circulatorio e insuficiencia respiratoria que pueden conducir a la muerte (2).

Carlos Linneo decidi nombrar al arbusto Atropa belladona; inspirndose

en Atropos, una de las moiras de la mitologa griega.

Figura 2.- Moiras o parcas de la mitologa griega. De izquierda a derecha se observa la imagen de Atropos, Cloto y Laquesis.

Otro ejemplo no tan escalofriante, es el de la mariposa monarca o Danaus plexippus, nombre cientfico inspirado en las historias de personajes de la mitologa griega: Danaus y Plexippus. La historia cuenta que Danaus y Aegyptus, hijos gemelos del rey Belus y de la reina Anchinoe de Egipto, tuvieron 50 hijos cada uno.

Aegyptus exigi que sus 50 hijos se casaran con las 50 hijas de su hermano Danaus. Sin embargo, ste ltimo se neg y huy con sus hijas a la ciudad de Argos, pero a pesar de la larga travesa, Aegyptus y sus 50 hijos les dieron alcance. En la ciudad de Argos, Danaus consinti la boda para evitar problemas y a cada una de sus hijas le dio un cuchillo con el que se ayudaron en la noche de bodas para asesinar a todos los hijos de Aegyptus.

Ms tarde, para que sus hijas se casaran, Danaus concibi un ingenioso mtodo en el que los pretendientes tenan que correr una carrera en cuya meta los esperaban sus hijas y cada una era escogida en el orden en el que los pretendientes iban llegando.

Danaus y Plexippus fueron viajeros y aventureros, tanto as como las

Mariposas Monarcaslo hacen a lo largo de sus travesas migratorias.

Por su parte, Plexippus es el nombre de uno de los desafortunados hijos de Aegyptus, quien particip como uno de los argonautas que se embarc con Jasn en la nave Argos en busca del vellocino de oro (la piel de oro de un carnero); larga travesa merecedora de una revisin en un artculo aparte (1). En el caso particular de este artculo, cabe destacar que tanto la intrpida fuga de Danaus y sus hijas seguidas por Aegyptus y sus hijos, as como la larga carrera de los pretendientes para elegir esposa, se asemejan a la naturaleza migratoria de la mariposa Monarca y sus costumbres gregarias que refieren a que stas se desplazan en grupos en varias etapas. Asimismo cabe resaltar que Danaus

200927


y Plexippus fueron viajeros y aventureros, tanto as como las mariposas monarcas o Danaus plexippus lo hacen a lo largo de sus travesas migratorias.

Otros ejemplos de nombres del mundo literario que han sido retomados para la ciencia, no slo incluyen personajes de la mitologa; sino adems, se extiende a personajes y/o escritores que han trascendido de las propias pginas de sus libros. Tal es el caso de la araa de 5 mm de longitud que vive en completa oscuridad en contadas cuevas del continente australiano. Este pequeo arcnido tiene la capacidad de sujetar su alimento (generalmente organismos invertebrados), cortarlo en piezas y a continuacin succionar sus fluidos. Debido a ello, su nombre cientfico Draculoides bramstokeri (3) est claramente inspirado en uno de los personajes vampricos ms populares de todos los tiempos: Drcula; en esta denominacin tambin se incluye el nombre y apellido del autor (Bram Stoker) creador de este personaje de la literatura de terror.

un invertebradocon el nombre de Gollumjapyx Smeagol en honor al famoso

personaje creado por J.R.R. Tolkien

Tambin cabe mencionar el caso de un invertebrado de 2 cm de longitud, transparente y de apariencia depredativa que llev a Sendra y colaboradores en el 2006 a bautizarlo con el nombre de Gollumjapyx smeagol (4); en honor al famoso personaje creado por J.R.R. Tolkien en su serie de libros de El seor de los anillos (1954-1955). El pequeo animal invertebrado es de origen epigeo (exterior), pero se adapt al medio subterrneo y evolucion hacia una nueva especie; tal y como Smeagol, un hobbit habitante de los Campos Gladios (poblado lejano de la comarca), fue inducido y corrompido por el poder del anillo hasta aislarse completamente y convertirse en el ermitao ser conocido como Gollum.

Este pequeo arcnidoDraculoides Bramstokeri, est claramente inspirado

en uno de los personajes vampricos ms populares Drcula.

De hechos, ciencia y literatura

Con los ejemplos anteriores se puede observar la influencia de la literatura para la asignacin de nombres en el mbito cientfico. Por otro lado, podemos hallar en los estantes de las bibliotecas una enorme gama de ejemplos donde la ciencia en sus diversas ramas, aparece retratada en las pginas de obras literarias. Uno de estos casos es el conocido libro de Frankenstein. Esta obra publicada en 1818 por la escritora inglesa Mary Wollstonecraft Shelley, no slo explora en sus pginas los dilemas ticos de la ciencia en relacin con la creacin y destruccin de la vida; sino adems sobresale, de entre los gticos detalles de la novela, el hecho de que el fenmeno elctrico es necesario para el adecuado funcionamiento del organismo de un ser vivo.

podemos hallarejemplos donde la cienciaaparece retratada en las pginas de

obras literarias.

Este trasfondo de la novela tiene una clara influencia de los experimentos que el fisilogo italiano Luigi Galvani realiz a partir de 1780. En estos ensayos cientficos Galvani demostraba que la estimulacin elctrica en la mdula espinal de una rana muerta produca contracciones en los miembros de la misma (5). Con estos resultados se daba inicio al estudio concienzudo de los fenmenos electrofisiolgicos , que an ahora, se mantienen como una lnea de investigacin en apogeo continuo.

Figura 3.- El personaje del Seor de los anillos conocido como Gollum o Smeagol fue la inspiracin para darle a un animal invertebrado el nombre cientfico de Gollumjapyx smeagol.

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Figura 4.- En la novela de Frankenstein se exploran los fenmenos electrofisiolgicos, que son vitales para los organismos vivos.

Frankenstein...tiene una clara influencia de los experimentos que el fisilogo italia-

no Luigi Galvani

Una muestra ms de las intersecciones entre la literatura y las ciencias es la de aquella sus-tancia llamada soma que el novelista Aldo-us Huxley nos presenta en su obra Un Mun-do Feliz (1932). En esta historia, el soma es un frmaco que es administrado diaria y gra-tuitamente a la poblacin, manteniendo as a todos los hombres (o podra decirse mqui-nas) en un estado de felicidad continua. En esta historia las quejas, as como la sensacin de soledad o inestabilidad individual son inexistentes, debido al paraso farmacolgi-co de felicidad instantnea que el soma les ofrece. En opinin de algunos, los frmacos psiquitricos como la fluoxetina (Prozac), desipramina (Nopramin), bupropin (Well-butrin), selegilina (Eldepryl), sales de litio, entre otros representan la materializacin ac-tual del soma.

La hiptesis podra ser cierta al considerar que este tipo de frmacos ayudan a regula-rizar la sealizacin neuronal, modulando as la concentracin de sustancias qumicas como la dopamina, noradrenalina y se-rotonina&; cuya liberacin controlada est asociada a un estado de bienestar, felicidad y estabilidad emocional (2, 6). De esta ma-nera, Huxley y su Mundo Feliz nos acercan a los actuales tratamientos farmacolgicos de trastornos del nimo como la depresin, la ansiedad, el trastorno bipolar, entre otros.

el soma es un frmaco que es adminis-tradomanteniendo as a todos los hom-bresen un estado de felicidad continua.

Con estos antecedentes evidenciamos que el contacto con las ciencias no slo se encuentra en las aulas de las universidades, sino tambin impresa en las hojas de obras literarias verda-deramente entretenidas y enriquecedoras.

Otro ejemplo en donde la literatura muestra el futuro de las ciencias es el que presenta la escritora Kate Wilhelm en 1976, en su obra titulada En Donde Solan Cantar los Dulces Pjaros, Wilhelm nos acerca a la reproduc-cin clnica como solucin a la esterilidad y, en esta misma lnea, Huxley hace acto de presencia una vez ms al proponer mtodos de incubacin y acondicionamiento a modo de teros artificiales en su novela Un Mundo Feliz. En esta ltima novela se describe que la gente normal es genticamente disea-da, clonada y gestada en teros artificiales un proceso de lnea de montaje para producir ge-notipos ideales. Estos datos nos llevan segu-ramente a pensar en los actuales y novedosos tratamientos para la esterilidad, as como las tcnicas de clonacin de rganos que se en-cuentran actualmente en perfeccionamiento.

Jules Gabriel Verneatraves la barre-ra del tiempo con sus innumerables nove-las de aventuras denotadas con un toque

cientfico.

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Por otro lado, habra de mencionar al famo-so escritor francs Jules Gabriel Verne, quien atraves la barrera del tiempo con sus innu-merables novelas de aventuras denotadas con un toque cientfico. Es considerado por algunos que Verne predijo la existencia de va-riados inventos como los viajes espaciales y el submarino. Pero ms all de estas suposicio-nes, se encuentra un Jules Verne que descri-ba sus mquinas basado en un conocimiento cientfico ya existente en su poca, maduran-do la idea hasta plasmarla en obras como De la Tierra a la Luna publicada en1865 y Veinte Mil Leguas de Viaje Submarino (1869-1870).

un caso que se relaciona con el cielo nocturno se conoce como la paradoja de

Heinrich Wilhem Olbers

Finalmente cabra mencionar un caso que se relaciona con el cielo nocturno que ha inspi-rado, tranquilizado y acompaado a cientos de escritores y cientficos por igual. Este es el caso de lo que se conoce como la paradoja de Heinrich Wilhem Olbers, fsico alemn que en inicios de los aos ochenta se plante el siguiente cuestionamiento: Si el tamao del universo es infinito y las estrellas estn distri-buidas por todo el universo, entonces debe-ramos ver una estrella en cualquier direccin y el cielo nocturno debera ser brillante. Sin embargo, el cielo es oscuro, por qu? (7). Si bien actualmente la mejor respuesta a esta pregunta hace referencia a que nuestra visin del cielo slo se extiende hasta la distancia que la luz recorre en un tiempo igual a la edad del universo y por tanto, no vemos estrellas que estn ms all de esa distancia porque la luz que empezaron a emitir en el momen-to de originarse todava no llega a la tierra.

Es asombroso mencionar que el primero en dar esta solucinno fue ningn astrnomo, fsico o matemtico

sinoEdgar Allan Poe.

Es asombroso mencionar que el primero en dar esta solucin, al menos de una forma sencilla; no fue ningn astrnomo, fsico o matemtico sino un famoso escritor de nom-bre Edgar Allan Poe, menciona en su poe-ma Eureka publicado en 1848 lo siguiente:

La nica forma [] de entender los huecos que nuestros telescopios encuen-tran en innumerables direcciones, sera

suponiendo una distancia al fondo invisi-ble tan inmensa, que todava ningn rayo

proveniente de ah fue todava capaz de alcanzarnos.

Comentario final

Todos los ejemplos que se han descrito en este texto son realmente asombrosos en pri-mera instancia; sin embargo, no lo son tanto cuando se reconsidera que la literatura y las ciencias comparten la maravillosa esencia de la imaginacin, que se ve plasmada finalmen-te en obras literarias de gran calidad o avan-ces cientficos verdaderamente novedosos.

la literatura y las ciencias comparten la maravillosa esencia de la imaginacin

No hay por qu separar tan tajantemente las letras de las ciencias y ambas de nuestras vi-das, a travs de la lectura permitmonos co-nocer un poco de estos elementos y viajemos a travs de las pginas del maravilloso mun-do de la literatura al apasionante mundo de las ciencias. Seguramente no se arrepentirn.

A travs de la lecturaviajemos a travsdel maravilloso mundo de la literatura al

apasionante mundo de las ciencias

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Glosario

Fenmenos Electrofsicos: Fenmenos que involucran procesos elctri-cos en las funciones de los seres vivos.

Dopamina: Neurotransmisor cerebral que se relaciona con las funciones motrices o de los movimientos, as como con las emociones y los sentimientos de placer. La noradrenalina difiere de la dopamina slo en su estructura qumica, pero ejerce primordialmente los mismos efectos.

&Serotonina: Neurotransmisor del sistema nervioso central implicado en la regulacin de diversos procesos fisiolgicos. An no se han podido definir los sitios precisos ni los modos de accin de la serotonina; sin embar-go, el aumento de su disponibilidad ha teni-do eficacia para tratar la depresin.

Genotipo: Conjunto de genes o fragmentos de ADN que caracterizan a un organismo. En el caso del hombre, organismo diploide, la mitad de los genes se heredan del padre y la otra mitad de la madre.

Referencias

1.- Garibay, K. A. (1993). Mitologa Griega: Dio-ses y hroes (12 Ed.).Mxico, D.F.: Purrua, S. A.

2.- Lefkowitz, R., Hoffman, B. y Taylor, P. (1996). Neurotransmisin: Sistema nervioso autnomo y motor somtico. En: Las bases farmacolgicas de la teraputica (pp. 113-148) (9na Ed.) (Vol. 1). Mxico, D. F.: McGraw-Hill Interamericana.

3.- Autralian Government. Australian Natural Resources Atlas (ANRA). Natural Resource To-pics. Biodiversity Assessment-Carnarvon. Re-cuperado el 18 de Agosto de 2009 de http://www.anra.gov.au/topics/vegetation/as-sessment/wa/ibra-car-species-threats.html. DRAKULA

4.- Sendra, A., Ortuo, V., Moreno, A., Monta-gud, S., Teruel, S. (2006). Gollumjapyx smeagol gen. n., sp. n., an enigmatic hypogean japygid (Diplura: Japygidae) from the eastern Iberian Peninsula. Zootaxa, 1372: 3552. gollum

5.- Gillispie, C. (1972). Dictionary of scientific biography (Vol. 5). New York, EEUU: Charles Scribners sons.

6.- Baldessarini, R. (1996). Frmacos y trata-mientos de los trastornos psiquitricos. De-presin y mana. En: Las bases farmacolgicas de la teraputica (pp. 459-489) (9na Ed.) (Vol. 1). Mxico, D. F.: McGraw-Hill Interamericana.

7.- Gobierno del estado de Morelos. Hypatia: Revista de Divulgacin Cientfico-Tecnol-gica del Estado de Morelos. La paradoja de Heinrich Wilhelm Matthus Olbers. Recupe-rado el 18 de Agosto de 2009 de http://hypa-tia.morelos.gob.mx/index.php?option=com_content&task=view&id =163&Itemid=27

Citlalli Netzahualcoyotzi Piedra, tiene 21 aos, es qumica farmacobiloga, ha realizado varios diplo-mados, el ms reciente es: Analista Qumico, temas selectos de atencin prehospitalaria y enfermeda-des infecciosas, ha llevado a cabo diversas activida-des acadmicas que a la fecha la han llevado a ser autora de un artculo en la Revista Biomed, titulado La marihuana y el sistema endocannabinoide: del efecto recreativo a la neuromodulacin.

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Introduccin

El agua es uno de los recursos naturales ms importantes para mantener el equilibrio de los ecosistemas; sin ella, la vida no sera posi-ble en nuestro planeta. El deterioro de la ca-lidad de agua de los ros, acuferos, embalses y zonas costeras, originado por la descarga de aguas residuales sin tratamiento adecua-do, limita su aprovechamiento y provoca la contaminacin de otros recursos naturales1.

La contaminacin del agua se puede solucionar desde dos puntos de vista: el primero se basa en conocer las causas de su contaminacin y as implementar estrategias para prevenirla, y el se-gundo es implementar tcnicas de tratamiento del agua residuala para su reutilizacin. La pre-vencin y tratamiento de las corrientes de agua tiene, obviamente, un valor ambiental y estti-co, pero tambin slidas razones econmicas; pues el agua es una materia prima esencial en las actividades humanas, desde la alimentacin, hasta el desarrollo de procesos industriales1.

Los humedales artificiales, una ecotecnologa para el tratamiento

de aguas residuales

Alejandra Galiote FloresVctor Luna Pabello

En las estrategias de prevencin se encuen-tra la sntesis de nuevos compuestos amiga-bles con el ambiente y la regularizacin de las descargas de contaminantes por parte de las autoridades gubernamentales. En Mxico, hay tres normas que regulan los l-mites mximos permisibles de contaminan-tes en las descargas de aguas residuales. Por su parte, el tratamiento del agua residual, busca construir mejores sistemas que pue-dan eliminar estos contaminantes presentes en el agua.

Sin agua, la vida no sera posible en nuestro planeta.

Diferentes tecnologas de depuracin tienen como objetivo mitigar parte de las sustan-cias nocivas que contiene el agua residual. En funcin del tipo de tecnologa utilizada, se diferencian dos grandes grupos: los conven-cionales y los naturales. Los convencionales funcionan con energa externa, mientras que los naturales utilizan energa natural2.

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El objetivo del artculo es presentar uno de los sistemas de tratamiento de aguas resi-duales llamado Humedal Artificial (HA), cuyo diseo y funcionamiento est basado en los humedales naturales.

Antecedentes y concepto de los HA

De manera natural el agua se puede purificar de varios contaminantes a travs de diferen-tes mecanismos, entre los que se encuentra una interaccin entre componentes biticos y abiticos3. Los humedales naturales son descritos con frecuencia como los riones de la tierra, porque filtran contaminantes del agua que fluyen hacia ellos a travs de ros, arroyos y oceanos2.

Se denomina Humedal a todas aqullas zo-nas de transicin entre los sistemas acu-ticos y terrestres que constituyen reas de inundacin, temporal o permanentemen-te, y que presentan una vegetacin tpica adaptada para vivir en condiciones de suelo saturado. Algunos ejemplos de humedales naturales son los pantanos, las marismas, los esteros y manglares. Sin embargo, a pe-sar de su importancia, muchos humedales naturales han desparecido, los han tapado para la construccin de edificios2,3.

Los humedales artificiales o construidos, como su nombre lo indica, son sistemas construidos por el hombre con el fin de depurar aguas residuales, que imitan los procesos de depuracin de los humedales naturales pero controlando las variables f-sicas, qumicas y biolgicas que son las que determinan la eficiencia en la remocin de agentes contaminantes del agua4.

Aunque el trmino humedal artificial es re-ciente, el concepto es muy viejo. Las cultu-ras china y egipcia utilizaban los humedales para el tratamiento de aguas residuales.

Adems se cree que los aztecas tambin ha-can uso de esta ecotecnologab debido a lo limpio de las aguas de los lagos, a pesar de la enorme poblacin que viva en sus ribe-ras. Uno de los documentos ms antiguos que hace referencia a un humedal artificial data de 1904, en el cual se describe ya una tcnica para construir un humedal con la fi-nalidad de remover contaminantes del agua residual2. Ms tarde, en la dcada de los aos 50 del siglo XX, la doctora Kthe Seidel, del instituto Max Planck observ que una planta llamada espadaa (Schoenoplectus lacustris) tena la capacidad de remover una gran can-tidad de sustancias orgnicas e inorgnicas de aguas contaminadas, por lo que comenz a experimentar con sistemas sembrados con esas plantas, en busca de nuevas alternativas para depurar aguas residuales.

La contaminacin del agua puede solu-cionarse con estrategias de prevencin y

tratamiento del agua residual

El trabajo de la doctora Kthe Seidel inspir a otras instituciones en Alemania para que rea-lizaran estudios de tratamientos de aguas re-siduales. El Doctor R. Kickuth del Instituto Fr Bodenkunde de la Universidad de Gttingen, D. Alemania, con apoyo de Seidel, desarroll el concepto del mtodo de la zona de las ra-ces a mediados de la dcada de los sesentas. El diseo basado en este mtodo consiste t-picamente de un lecho rectangular plantado con carrizos (Phragmites australis). El lecho puede incluir aditivos como: calcio, hierro o aluminio para mejorar su estructura y la capa-cidad de precipitacin de fosfatos. En este di-seo se basan los modernos HA, modificando sus componentes para poder tratar el agua residual de deferentes orgenes.

Figura 1. A, muestra al humedal Salem ubicado en Oregn, B , manglar del estado de Yucatn, Mxico1b.

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Figura 2. Espadaa, Schoenoplectus lacustris2a

Un poco de teora

Los HA son sistemas mecnicamente sim-ples, pero biolgicamente complejos, en los que el agua, las plantas, animales, micro-organismos, sol, aire y suelo interaccionan para tratar aguas contaminadas.

Diagrama 1. Clasificacin de los Humedales Artificiales4.

Existen dos tipos de sistemas de humedales artificiales desarrollados para el tratamiento de agua residual: humedales de flujo super-ficial y humedales de flujo subsuperficial. La diferencia entre este tipo de humedales es la disposicin del agua4.

Los HA de flujo superficial son canales con la superficie del agua expuesta a la atmsfera y son poco profundos (0.1 a 0.6 m). El fondo del sistema est constituido por material rela-tivamente impermeable y una capa de suelo donde se sustenta la vegetacin. Dentro del tipo de vegetacin que crece en estos siste-mas estn las plantas flotantes, las plantas

emergentes y las plantas sumergidas. Las primeras no necesitan del suelo, las plantas emergentes son aquellas cuya raz se encuen-tra anclada al suelo, pero sus hojas sobrepa-san el nivel del agua, y por ltimo, las plantas sumergidas tienen sus races ancladas al sue-lo pero permanecen sumergidas en el agua.

Existen dos tipos de sistemas de humeda-les artificiales, los de flujo superficial y los

de flujo subsuperficial.

Los HA de flujo subsuperficial igualmente son lechos excavados poco profundos, con una ba-rrera que impide la infiltracin hacia el subsuelo, pero estos estn rellenos de un material granu-lar (matriz o material de empaque), a travs del cual circula el agua sin aflorar a la superficie. Adicionalmente, los HA de flujo subsuperficial pueden tener flujo horizontal (HAFH), vertical (HAFV) o ambos. La diferencia es la forma de ali-mentacin, en el primero, el agua se incorpora por un extremo y se recolecta por el otro, mien-tras que en el vertical, se riega como si fuera llu-via y el agua se recolecta en el fondo4.

En un HA se pueden eliminar contaminantes como: materia orgnicac, slidos suspendi-dosd, nitrgeno, fsforo, metales y microor-ganismos patgenos. Todo ello mediante procesos de filtracin, degradacin aerobia y anaerobia, nitrificacine y desnitrificacinf, la asimilacin por las plantas y la adsorcin por una matriz4. En la figura 3 se ilustran estos procesos que sern descritos a continuacin.

El mecanismo responsable de la eliminacin de la materia en suspensin se lleva a cabo por el material de empaque, por lo tanto su papel slo se pueden observar en los HA subsuperficiales. Los procesos fsicos que acompaan esta remo-cin son: la filtracin, la adsorcin, el choque con otras partculas y la coagulacing.

Las reacciones biolgicas que permiten la elimi-nacin de la materia orgnica en los humedales se llevan a cabo por la actividad de microorga-nismos. Estos microorganismos se adhieren a la superficie del sustrato sumergido.

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En los humedales de flujo superficial este sus-trato lo forma nicamente la capa de suelo del fondo, la porcin de plantas sumergidas y las plantas muertas que contiene el agua. Sin embargo, en los humedales de flujo sub-superficial, este sustrato est formado por las races de las plantas y por la totalidad del medio granular que contiene. Esta superficie es mucho mayor, lo que da lugar a mejores rendimientos1.

En un HA se elimina materia orgnica, slidos suspendidos, nitrgeno, fsforo, metales y microorganismos patgenos.

La vegetacin presente en los humedales cumple varias funciones, proporcionar super-ficie para la formacin de biopelculash, facili-ta la filtracin y la adsorcin de constituyentes del agua residual como fsforo y nitrgeno, y, finalmente mejora la transferencia de ox-geno al cuerpo de agua, provocando as que los microorganismos aerobios cercanos a las races aumenten la actividad de los ciclos bio-geoqumicosi, trayendo como consecuencia, la degradacin de materia orgnica6.

Principios y reglas de construccin de un HA

La mayora de los HA que han estado en ope-racin por varios aos, se disearon basndo-se en reglas empricas. Sin embargo, actual-mente se construyen con un apoyo terico que los hace ms especializados.

El agua residual que se trata en este HAFV es generada de las instalaciones de los talleres de conservacin de reas verdes de la zona cultural de Ciudad Universitaria. El agua que proviene de los excusados es introducida a la fosa sptica, donde se elimina una gran cantidad de los slidos sedimentables pre-sentes. Luego pasa al tanque sedimentador, en el cual se elimina la mayor parte de los slidos sedimentables restantes y las natas sobrenadantes. El agua del sedimentador es bombea (bomba convencional monofsica de 0.25 HP) hacia el HAFV, distribuyndose en la superficie del mismo a travs de cuatro puntos localizados longitudinalmente.

Diagrama 2. Procesos de eliminacin de contaminante en un HA subsuperficial.

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Diagrama 3. Plano de etapas que se realizan en un Humedal Artificial de Flujo Vertical1.


En este apartado slo se describir un ejem-plo de construccin de un HAFV, que fue construido dentro del campus de Ciudad Universitaria, en el sur de la Ciudad de Mxi-co1. El sistema experimental est integrado por las siguientes etapas: a) fosa sptica y regaderas (influente), b) tan-que sedimentador, c) Humedal artificial de Flujo Vertical , d) Tanque desde agua tratada (efluente).

El agua dentro del humedal fluye en direccin vertical y se recolecta en el fondo del sistema a travs de tres tubos horadados dispuestos longitudinalmente. El efluente o agua que se obtiene del humedal es almacenado en un tanque que facilite el manejo del agua para su posterior reutilizacin.

Para construir este sistema se tomaron en cuen-ta: la calidad y el volumen de agua a tratar y las caractersticas esperadas para el efluente, que dependen del uso al que se destinar el agua. En este caso, el agua se destin para riego, por lo tanto el agua debe cumplir con la norma NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes pre-sentes en las descargas de aguas residuales en aguas nacionales, referente a la descarga a ros de los cuales se hace uso para el riego agrcola.La construccin y manejo de un HAFV es sim-ple. Primero se debe hacer una excavacin de

un rea adecuada, en este caso fue de 6 m de largo por 2.5 m de ancho y con una profundi-dad de unos 1.3 m. Posteriormente se imper-meabiliza la excavacin aplanando las pare-des y el fondo del humedal con una delgada capa de concreto, sobre la cual ser colocada una geomembrana de polipropileno que tie-ne un espesor de 3.2 mm.

El material de empaque que se emple en este sistema es piedra volcnica conocida como te-zontle. La colocacin de este material es muy importante, pues de esto depender el correc-to flujo del agua. En este sentido, el material se coloca en varias capas llamadas horizontes que varan en tamao de capa y dimetro de grava.

Las plantas emergentes que se utilizaron para este proyecto fueron carrizos (Phragmi-tes australis) a una razn de cinco carrizos por metro cuadrado de superficie.

Finalmente, para la operacin del sistema de riego, se establece la carga hidrulica, en este caso fue de 500L/d (litros por da), con la fina-lidad de evitar problemas de estancamiento. La variacin de los ciclos de alimentacin se programa en un temporizador.

Los primeros HA se pusieron en funciona-miento a finales de los aos 60, y en este mo-mento hay ms de 10 mil en todo el mundo.

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Los Humedales Artificiales en Mxico y en el mundo

Los primeros humedales construidos se pu-sieron en funcionamiento a finales de los aos 60, y en este momento hay ms de 10 mil ins-talaciones funcionando en todo el mundo1. A pesar de que los primeros humedales se usaron para proporcionar tratamientos tercia-rios; es decir, para mejorar la calidad de agua previamente tratada en una planta de lodos

año 3 saberes -...

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