Ara que ja tenim clara l'estructura a gran escala de la radio-galàxia 3C 84, podem fer servir la interferometria de llarga base per tal d'assolir resolucions observacionals sorprenents i apropar-nos al que ocorre al seu nucli central.

Recordem que la interferometria de llarga base és una tècnica observacional en ràdio-freqüències que implica antenes separades per distàncies enormes. Combinant-ne el senyal rebut d'un mateix objecte, aquesta tècnica ens permet obtenir-ne una imatge que s'aproparia al que observaríem si tinguérem un telescopi tan gran com la distància que separa les antenes més allunyades. En conseqüència, si separem les antenes a distàncies inter-continentals seria com si tinguérem una antena de la grandària del planeta. Les imatges que mostrem en aquesta entrada estan més enllà de la resolució abastable per qualsevol telescopi òptic.

En l'entrada anterior vam veure com l'emissió en ràdio sembla oscil·lar periòdicament. La corba de llum (veure Figura 4 de l'entrada anterior) mostrava un increment notable de la lluminositat iniciat en la dècada dels anys 50 o principis dels 60, i una altra en la dècada dels 2000. En tots dos casos, l'increment va anar associat a l'ejecció de matèria i camps magnètics des de l'entorn del forat negre.

Posem-li doncs llum a la foscor, com diuen als programes de crims. Si mirem una imatge en ràdio de l'any 1995, obtinguda amb el dispositiu VLBA (Very Large Baseline Array, Figura 2), de l'observatori radio-astronòmic nacional (NRAO), veiem que l'ejecció dels anys 50-60 ha evolucionat. S'ha unflat i ha generat una bombolla d'emissió en ràdio que es troba a uns 30-40 anys-llum del forat negre. Per tant la velocitat estimada de propagació ha estat d'entorn el 50% de la velocitat de la llum.

I què hi ha de la fase d'activitat iniciada fa deu anys? Necessitem més resolució, ens cal una antena més gran. Però si ja tenim antenes tan grans com el nostre planeta i no és suficient, com ho fem, això? Ben senzill, posem un radio-telescopi en òrbita! Combinant les antenes terrestres amb el radio-telescopi espacial rus Radioastron (Figura 1), ens apropem a tocar de la boca de l'avern.

Allà dins hi trobem una imatge curiosa (Figura 3), potser inquietant. No es tracta del mateix Perseu amb el cap de Medusa a la mà, però ens deixa de pedra. Si més no, a servidor. La darrera ejecció s'ha propagat poc menys d'una desena d'anys llum des de la seua formació al voltant del forat negre central. Som, per tant, testimonis directes de l'ejecció d'una quantitat enorme d'energia que escombrarà les regions internes de la galàxia com un tsunami. L'energia injectada és l'equivalent a convertir la massa del nostre planeta en energia (E₀=m c²) cada huit minuts.

La velocitat amb què avança el cap de l'ejecció per la regió és d'un 20 a un 30% de la velocitat de la llum. Recordem que es propaga per una part central de la galàxia ja devastada per l'ejecció anterior. Per les ejeccions anteriors que han travessat la galàxia. Segons la interpretació que hem fet d'aquests mapes, sembla que en el moment de l'observació, el cap del doll més recent està impactant amb un núvol de gas, el que fa augmentar la brillantor en la zona d'impacte.

Els núvols de gas en el medi interestel·lar són els llocs on es poden formar estrelles noves. En aquest cas, però, la col·lisió escalfa i expandeix el gas que el conforma, segurament evitant qualsevol opció que s'hi formen estrelles. Vet ací per tant, possiblement, un exemple de l'impacte de l'activitat galàctica. No puc evitar pensar en quantes estrelles, quants planetes, han deixat de formar-se en tot l'Univers per l'impacte d'aquests dolls. I en quants s'ha frustrat l'evolució de vida en la seua superfície degut a la radiació d'alta energia que emeten.

Com veiem, la ràdiogalàxia 3C 84, també coneguda com NGC 1275, representa un objecte molt interessant per estudiar la recurrència de l'activitat galàctica (quins són els processos que fan arribar gas al nucli o de què depèn la periodicitat de les aportacions, per exemple), i el seu paper en l'evolució de les galàxies!

Segur que ara mateix la meitat dels lectors i lectores es pregunten com és possible que s'ejecte res des de l'entorn d'un forat negre, si sempre ens han explicat que res no escapa de la seua atracció fatal. Tanmateix... deixem això, així com la peculiar estructura del doll per a la propera.

Per acabar, sí que m'agradaria destacar el fet que la combinació de telescopis que ens ha permés obtenir aquestes espectaculars imatges impliquen una col·laboració internacional entre científics d'orígens ben diversos, també de països en conflicte entre ells. Els lligams personals i professionals que ens ofereix l'activitat científica i l'avenç en el coneixement humà han d'estar i estan per damunt dels interessos dels estats. Malauradament, darrerament patim dificultats imposades per alguns estats i entitats europees en la nostra col·laboració amb col·legues russos que res tenen a veure amb les accions empreses pel seu govern, i que en molts casos també pateixen.

Buidant l'arxiu fotogràfic del telèfon mòbil, em sorprenen unes imatges d'inicis d'estiu captades en un racó carener entre el Pallars i l'Arièja. Després del llarg període estival, enrossit i eixut per la llarga sequera que un any més ens ha assetjat, m’alegra recuperar l’estètica i imponent força d’un paisatge impregnat d’un verd lluent, afavorit per la humitat que aporta "La Gavatxa", la boira occitana quan llisca cap a terres d'Àneu. Els punxeguts coixinets de gespet (Festuca skia), amb les restes de les congestes de neu, que per aquestes dates encara romanen abraonades damunt dels forts pendents que s'esbalcen muntanya avall, escenifiquen un paisatge clarament alpí. Trescant pels careners, a vegades amb un peu a Occitània i l’altre al Pallars, revisc el passat en una terra de frontera amb cims de més de dos mil quatre-cents metres d’alçada, amb una munió de ports que han estat testimonis de la nostra memòria històrica.

Un relleu, que sens dubte m'evoca a les panoràmiques alpines, d’aquell estiu, a finals dels anys vuitanta, a la vall d'Aosta, on per primera vegada trepitjava el massís alpí. Un imponent teló de fons de muntanyes que mai s'acabaven, cims que doblen en alçada als nostres, amb fines arestes aèries de neu perpètua, línies imaginàries que separen països. Mai no havia vist uns paratges tan captivadors, la immensitat d’un territori sense fi, el Pirineu se'm feia petit i més, quan en les extenses pastures alpines, florien nombroses espècies de belles flors, com les Myosotis, delicades pulsatil·les, àsters i blaves gençanes alpines, que en aquell temps amb prou feines coneixia. A uns dels prats, recordo que vaig trobar mig marcits uns quants peus d'edelweiss, la primera vegada que veia la flor de neu en el seu hàbitat natural i no assecada rere un vidre de les típiques botigues de souvenirs de la zona.

La flor de neu (Leontopodium alpinum), la flor de les flors alpines, símbol de fortalesa i blanca puresa, enguany reapareixia en un racó d’Àneu, potser una mica més avançada en floració. La fràgil i vellutada estrella de muntanya, preparada per suportar les grans amplituds tèrmiques, la forta insolació i alguna improvisada gebrada matinera, lluïa en aquest racó del Pirineu. L’he trobada molt més ufanosa que aquella primera vegada, gosaria dir que al punt. Nascuda en terreny calcari, aferrada a terra, gràcies al seu ferm rizoma, esquivant a baixa alçada, les ràfegues del vent de port que de tant en tant l’assetgen.

Si la trobeu, deixeu-la com l’heu vista, aquesta vulnerable espècie de la flora catalana mereix la categoria d’espècie protegida. Immortalitzeu el moment, amb la vostra mirada o la vostra càmera fotogràfica, gaudiu, deixeu-vos seduir per aquest bell símbol i manteniu el viu record, qui sap si al llarg dels anys una nova imatge us evoqui també a un estiu passat en territori aneuenc.

Torno a mirar el recull fotogràfic de principis d’estiu, i penso que encara que sigui més petit, el Pirineu, és també majestuós, i per sort, encara s'hi troben racons amagats on poder descobrir sensacions tant o més fascinants que aquells paisatges alpins que tant em van encisar en altres terres de frontera.

Ja fa un any que vaig començar a escriure aquest blog i vull agrair-vos que continueu llegint-lo. Al cap, a més d’un llistat, tinc moltes històries pendents de contar-vos i que es sumen als nous projectes que han aparegut en aquests mesos.  

Si vaig començar amb la història clínica d’una investigadora que no necessita cap presentació, en aquesta ocasió vull presentar-vos una altra dona més propera i molt menys coneguda. La protagonista principal de hui serà Sagrario Mochales del Val, però com ara veureu, a la seua història i a l’esdevenir de la medicina s’ha de sumar un altre personatge inesperat, la terra del Montgó. Deixeu-me que us conte més detalls.

La biografia de Sagrario Mochales és poc coneguda. Sembla que de xiqueta volia estudiar medicina, però la seua família no ho veia amb bons ulls i finalment va estudiar Biologia a la Universidad de Madrid. Prompte es va decantar pel camp de la microbiologia clínica i l’any 1954 va entrar a formar part de l’equip d’investigació de la Compañía Española de Penicilina y Antibióticos (CEPA). Aquesta companyia situada a Aranjuez es va crear l’any 1949 amb la intenció de produir penicil·lina a Espanya i d’impulsar la investigació de nous antibiòtics.

El departament on treballava la Dra. Mochales era l’encarregat d’analitzar substàncies i organismes recollits de diferents terrenys d’arreu de la península per buscar elements antimicrobians provinents de la natura. En un viatge per la Marina Alta en abril de 1966, un altre investigador de la CEPA, Sebastián Hernández, va recollir una mostra de terra del vessant sud del Montgó al terme de Xàbia per al seu estudi microbiològic.

Sagrario Mochales va continuar l’anàlisi d’aquesta mostra alacantina al seu laboratori, on poc temps després va detectar una gran activitat bacteriana provocada per una soca de Streptomyces fradiae. Aquest gènere de bacteris gram positius coneguts des del segle XIX és considerat el productor més important d’antibiòtics de la natura, segurament com a mecanisme de defensa front altres microorganismes. Mochales va poder aïllar d’aquesta espècie el primer antibiòtic de la CEPA, la fosfomicina, però se’n coneixen fins a sis més provinents del mateix bacteri. El viatge que va començar a la vora de la mar, passant per Aranjuez, va concloure a l’estat de Nova York tres anys després. En la revista Science d’octubre de 1969 un grup de catorze investigadors, entre ells tres espanyols amb la nostra protagonista, publicaren la troballa de la fosfomicina, com a resultat de la col·laboració entre la companyia farmacèutica estatunidenca Merck & Co i l’espanyola CEPA.

Al mes d'agost, la constel·lació de Perseu esdevé l'escenari de la caiguda d'estels fugaços, conseqüència del pas d'un cometa per l'òrbita terrestre en el punt en què el nostre planeta es troba en els dies centrals d'aquest mes. Per sort, en passar el cometa la Terra estava en un altre punt de la seua òrbita. En cas contrari, potser aquest text no estaria sent escrit, o estaria escrivint una altra cosa. Però no he vingut a parlar de cometes, que en realitat no són objectes de l'Univers violent i indomable. Encara que ens poguera semblar que una col·lisió d'un cometa és un fet violent, això en realitat és poca cosa.

Més enllà de Perseu, és a dir, més enllà de les estrelles que en projecció constitueixen la constel·lació, mirem cap a l'espai intergalàctic. A 240 milions d'anys-llum en aquesta direcció trobem un cúmul de galàxies conegut com a cúmul de Perseu. Conté 190 galàxies i, al seu centre, la galàxia gegant NGC 1275. NGC 1275 té un diàmetre d'uns 170.000 anys-llum. La seua rellevància prové del seu nucli, on un forat negre súper-massiu sembla que engul matèria aportada per altres galàxies, atrapades per l'intens camp gravitatori del forat i la galàxia. I, com ja hem vist, la caiguda de matèria sobre el forat negre és una eficient font d'energia.

La galàxia que en l'interval del visible s'anomena NGC 1275, o Perseus A, és coneguda també en la banda de ràdio amb el nom de 3C 84, així com per la seua emissió en raigs X (amb els mateixos noms que en el visible en aquest cas). Els noms que reben les galàxies en les diferents bandes de l'espectre electromagnètic provenen dels catàlegs que les van registrar. Les sigles NGC signifiquen 'New General Catalog', i 3C significa que va ser enregistrada pel tercer catàleg de ràdio-galàxies de Cambridge. Açò no ajuda de cap de les maneres el pobre astrofísic teòric que malda per relacionar uns noms amb els altres i que se n'adona, potser després d'anys, que dos noms que ha sentit tantes vegades corresponen al mateix objecte. És un calaix desastre entranyable, en qualsevol cas.

Tornem al fil, que me'n vaig per on no toca. El telescopi espacial Hubble en va mostrar una situació complexa, amb estructures filamentoses de gas que podrien ser els canals de caiguda cap al monstre central (Figura 1). En ones de ràdio, la situació encara sembla més complicada, amb bombolles d'emissió desconnectades entre elles. Finalment, en raigs X, les bombolles d'emissió en ràdio apareixen com negatius, és a dir, com absències d'emissió (Figura 2). En conjunt, sembla com si la galàxia tinguera períodes intermitents d'activitat en què injectara matèria.

Centrem-nos ara en les bombolles. Per què brillen en ràdio i en raigs X són buides d'emissió? Quan observem radiació X en galàxies i el seu entorn, típicament respon a la presència de gas poc dens i calent, és a dir, gas interestel·lar i intergalàctic. Allà on no s'hi veu, deu ser que alguna cosa l'ha apartat, generant regions 'buides'. Si observem la mateixa galàxia en ràdio, tenim la resposta: partícules i camps magnètics, que produeixen radiació sincrotró han farcit eixes cavitats (Figura 3).

L'origen d'aquestes partícules (electrons i possiblement positrons, la seua antipartícula) i camp magnètic està al nucli de la galàxia: quan el forat negre central és alimentat per gas, genera dolls de plasma format per partícules elementals i camp, que viatgen per la galàxia i generen aqueixes bombolles. I és que els forats negres no engulen tot el que els arriba, sobretot si el camp magnètic ho pot evitar.

El mecanisme de generació de les bombolles és senzill: la injecció de partícules i energia escombra i aparta el gas de la galàxia mitjançant ones de xoc que, en afeblir-se, es converteixen en pertorbacions o ones (soroll inaudible!). L'afebliment de les ones de xoc ocorreria a conseqüència del cessament de l'activitat nuclear a la galàxia. Ho podem entendre, de fet, com explosions d'una durada limitada.

En conclusió, podem associar la presència d'emissió en ràdio a la injecció de partícules des del forat negre que hi ha al nucli de la galàxia.

I, efectivament, n'hi ha evidències que això és així. Si mirem la corba de llum (Figura 4) emissió total en funció del temps) en ràdio de la galàxia des que se'n tenen registres –expressió manllevada als estimats meteoròlegs dels nostres mitjans de comunicació– veiem una evident oscil·lació. Com podem apreciar, hi ha un fort augment de l'emissió que té el seu cim en la segona meitat dels anys 70 del segle XX. Després, l'emissió en ràdio cau, per tornar a créixer cap a 2010. Amb observacions d'alta resolució en ràdio hem aconseguit distingir una fase d'activitat que es va aturar fa mig segle, i una reinjecció en els darrers 20 anys, d'acord amb el que ens indica la corba de llum. En parlarem amb detall a la següent entrada.

Ara, cal fer un aclariment rellevant: no podem relacionar directament l'oscil·lació que observem en la corba de llum amb les bombolles que veiem a gran escala, perquè les escales de temps han de ser ben diferents en els dos casos. A petita escala, veiem reactivacions del nucli amb una periodicitat de dècades (Figura 4), mentre que a gran escala la periodicitat deu ser més gran (milers d'anys?), com es pot deduir de la grandària i la distància entre les bombolles en aquestes escales (Figura 2). Per tant, estaríem parlant de periodes d'activitat de durada llargues i, al mateix temps, dintre d'aquests períodes llargs, en trobaríem de més curts (Figura 4). La fusió de les ejeccions de les fases curtes donaria així lloc a les bombolles observades a gran escala. Tanmateix, això és només una hipòtesi.

El que si demostren aquestes imatges és que allò que ocorre al centre de la galàxia, a escales poc més grans que el nostre Sistema Solar, afecta tot el seu volum i que això ocorre mitjançant les ejeccions de partícules i camps magnètics. Les imatges revelades per Chandra fa uns anys s'han convertit precisament en un paradigma d'eixe procés.

En la propera entrada parlarem del que veiem amb la major resolució possible, la que ens permeten les observacions en ràdio-freqüències, així com de la manera en què s'injecten les partícules i el camp, i de la relació entre escales, des d'un any-llum a desenes de milers d'anys-llum des del nucli galàctic.

Fa uns mesos vaig veure l'exposició «Medicina i disseny» al MUVIM. És una llàstima que al publicar aquesta entrada ja no estiga disponible per visitar-la. No m’havia parat a pensar com és de necessari un disseny adequat i acurat per a multitud de solucions en medicina. Des dels diferents tipus de cadires de rodes o pròtesis de vàlvules cardíaques fins a totes les solucions per a millorar la visió o l’oïda. Em va parèixer especialment interessant, i també llunyana, la visió que en la part final s’oferia de «l'hospital del futur» més enllà dels edificis que ara coneguem.

Però a aquest blog no acostume a parlar del futur sinó del passat i si hi ha un exemple de disseny innovador, útil i estès arreu del món i a múltiples àmbits, no només el sanitari, és la xeringa.

Pravaz només feia un ús personal d'aquest disseny per als seus experiments de tractament d’aneurismes vasculars en animals. Qui vertaderament va fer publicitat a tota Europa de l’anomenada «xeringa de Pravaz» va ser un altre cirurgià francès, Louis-Jules Béhier (1813-1876).

I aquest invent revolucionari va tindre una major utilitat quan l’escocès Alexander Wood (1817-1884) va fer algunes modificacions com canviar el material metàl·lic per vidre i modificar el bisell de l’agulla. D’aquesta forma es considera a Wood el vertader pare de les injeccions hipodèrmiques, l’ús de les quals es va popularitzar per a l’administració per via parenteral d’opiacis.

Posteriorment aquells primers dissenys i materials foren millorats. Es va aconseguir graduar el volum de cada xeringa per controlar la dosi a administrar i es varen dissenyar diferents agulles segons la profunditat a què es volia injectar el contingut. A la dècada de 1950 es varen desenvolupar les primeres xeringues i agulles d’un sol ús. Fins aleshores, i inclús en anys posteriors, havien de ser esterilitzades després de cada ús.

Ara disposem d’agulles i xeringues de tota classe de mesures i materials, per a infinitat d’usos. Es tracta d’objectes quasi quotidians, la genialitat dels quals ens passa desapercebuda. I és que com deia el fullet de l’exposició que vos comentava: «El disseny per si mateix no pot curar res, però tampoc pot fer-ho una vacuna si no tenim una xeringa per injectar-la. Dissenyar-la forma part de la solució, no és un valor afegit, és essencial en el desenvolupament de qualsevol innovació, pel bé social. Des de la indústria a l’arquitectura hi ha molts exemples que serveixen per a posar en valor aquesta activitat creativa des del més fonamental, la nostra salut, que està en l’altre extrem del decoratiu i accessori. En el passat, el present i en un futur on la ciència i la medicina continuaran avançant amb l’ajuda imprescindible de la tecnologia i el disseny».