La molécula y la supernova: Ciencia con 10 años.

¿Qué tienen en común una molécula y una supernova? La respuesta: Una niña de diez años. ¡Espera, espera! No pienses que me he vuelto loco y deja que me explique jeje. Yo no soy lector habitual del ABC, ni de su sección de ciencia, pero este periódico ha llamado mi atención a principios de este año al traer a sus páginas una noticia sobre ciencia que me recordó mucho a otra que leyera no hace más de un año en el mismo periódico. La  noticia de este año tenía por titular “Una niña de 10 años descubre una nueva molécula”. La del año pasado se titulaba “Una niña de diez años descubre una supernova”. Ambas noticias de descubrimientos científicos tienen un elemento en común: ¡Es ciencia hecha por niñas de 10 años!

Ciencia para niños (Dia de la ciencia en la calle 2010).

Adentrémonos un poco en la historia más reciente que nos cuentan estas noticias. El profesor de química Kenneth Boehr pidió a sus alumnos de quinto de primaria de un colegio de la ciudad de Kansas en Estados Unidos que construyeran una serie de moléculas con sus kits moleculares. No se si tú, lector, has tenido ocasión de jugar con uno de ellos en el cole o la uni; yo no, y bien que me gustaría: ¡la de moléculas que habré dejado de descubrir por no darme mi profe la oportunidad de jugar con estos kits jeje! Cuando el profesor se acercó al pupitre de Clara Lazen vio que había combinado al azar 12 átomos de oxígeno (O),  4 de nitrógeno (N) y 5 de carbono (C) en una molécula que no había visto antes. El profesor le envió una foto de la molécula tomada con su móvil a un antiguo colega, Robert Zoellner, catedrático del Departamento de Química en la Universidad Estatal de Humboldt. Como no la conocía, intentó buscarla sin éxito  entre las más de 60 millones de substancias químicas orgánicas e inorgánicas (desde aleaciones a polímeros, pasando por minerales o compuestos de coordinación) que hay en la base de datos CAS^® de la Sociedad Americana de Química, la mayor colección de pequeñas moléculas del mundo. Intrigado al no encontrarla, Robert se puso a estudiarla con un programa informático que calcula matemáticamente las propiedades de las moléculas. Habían descubierto el Tetranitrotrioxicarburo de carbono, C(CO₃N)₄. Zoellner ha publicado un artículo con sus estudios sobre la estructura de la molécula y su estabilidad termodinámica en el número de Enero de la revista Computational and Theoretical Chemistry, y tanto Boehr como Clara figuran como coautores. Además, los autores proponen el interés de esta molécula como material energético para explosivos o pirotecnia. Pero, claro, todavía está por ver cómo es recibido entre la comunidad científica este artículo y si algún químico orgánico se decide a intentar crear en su laboratorio la molécula descubierta por Clara. Mientras tanto Clara se ha convertido en una celebridad local, la experiencia ha despertado el interés de su colegio por la ciencia y el suyo personal por la biología y la medicina. ¡Una nueva vocación científica ha nacido!

Astronáutica para niños (Astrogalicia 2009)

Pero, ¿Qué son las moléculas? Es frecuente en muchos gases que los átomos formen parejas, por ejemplo, el oxígeno (O₂), el hidrógeno (H₂) o el nitrógeno (N₂). Pero las moléculas son típicas de los compuestos formados por varios elementos químicos diferentes. Estos elementos diferentes intervienen en  unas proporciones constantes (dos de este con uno de aquel, como en una receta de cocina), por ejemplo, el agua (H₂O), la sal (NaCl), el dióxido de carbono (CO₂) o el azúcar (C₆H₁₂O₆).

Desde el nacimiento de la química en el siglo XVIII se han hecho millones de moléculas diferentes. Una minoría selecta, quizá una de cada mil, llega a ser importante, y ésas son las que desempeñan un papel fundamental en nuestra vida cotidiana. La mayoría de las nuevas moléculas no han tenido sino una breve existencia: 1) Las hicieron o descubrieron, 2) las examinaron, 3) se apuntaron sus propiedades, 4) se informó sobre ellas en las revistas científicas o 5) se las mencionó en patentes. Y ahí se acabó la cosa. Puede que todavía se las guarde en alguna parte, pero la mayoría se han perdido ya. Como anécdota al respecto, cabe mencionar que el Doctor Alfred Bader, fundador de la compañía química Sigma Aldrich, se empeñó en comprar muchas de ellas a sus descubridores y las almacenó para su futuro uso por los químicos.

«La mayoría de los niños de 10 o 11 años de edad no tienen sus nombres en un artículo científico». Clara Lazen (Escuela Border Star Montessori, Kansas).

 

Lo mismo podría decirse de las obras de arte, cuyo número, qué duda cabe, es mucho mayor que el de moléculas conocidas. La mayoría ha sufrido el mismo destino: el desprecio. Se han perdido. Sin embargo, las más importantes siguen aún con nosotros y son las que se espera que veamos cuando visitamos una galería o una exposición. Pero, no obstante, cuando visitamos un  museo, puede que descubramos obras de artistas poco conocidos que no son por ello menos fascinantes.

La otra noticia nos hace saltar al cosmos. Kathryn Aurora Gray, una niña canadiense de la ciudad de Fredericton (New Brunswick), ayudada por su padre Paul Gray, descubrió el 31 de diciembre de 2010 la supernova posteriormente denominada 2010lt, en una débil galaxia que se encuentra en una de las constelaciones que rodean a la estrella polar, la Jirafa. Se trata de la galaxia número 3378 del Catálogo General de Uppsala (UGC). El descubrimiento, realizado con el telescopio de 36 cm de diámetro del Observatorio de Abbey Ridge, fue confirmado el 2 de enero de 2011 por el estadounidense Brian Tieman. Para Kathryn es la primera explosión estelar que descubre, pero ¡su padre ya lleva siete supernovas descubiertas!  La técnica que utilizaron para descubrir esta titánica explosión consiste en fotografiar en distintos momentos una región concreta del cielo y buscar después las diferencias entre las imágenes. Kathryn Aurora Gray es coautora, junto al astrónomo aficionado David Lane (con cuyas fotografías de la misma galaxia tomadas en 2005 y 2006 compararon Kathryn y su padre la imagen que tomaron de la galaxia con la supernova a finales de diciembre de 2010), del «telegrama astronómico» número 2618 sobre el descubrimiento de la supernova 2010lt en la galaxia UGC 3378 enviado en Enero de 2011 por la Unión Astronómica Internacional. ¡Kathryn es la persona más joven en descubrir una supernova!

Astronomía para niños (Xuventude Galicia Net 2009)

Pero, ¿Qué son las  supernovas? La explosión en forma de supernova es el evento más grandioso y espectacular que puede sufrir una estrella. En un plazo extremadamente breve puede verse como el brillo de la supernova llega en ocasiones a igualar el brillo del resto de la galaxia en la que se halla. ¡Una sola estrella más brillante que 100.000 millones de soles! Esa luminosidad puede crecer todavía más durante unos breves días, a partir de los cuales la estrella comienza a declinar lentamente, hasta extinguirse en un plazo de varios meses, o casi un año.

Hace tiempo que el hombre no observa la explosión de una supernova en el seno de nuestra propia galaxia. La última de la que tenemos constancia la observó en la constelación de Casiopea (la W o M según la época del año que se puede ver en nuestros cielos nocturnos muy cerquita del carro de la Osa Mayor) el astrónomo Tycho Brahe en 1572. Llegó a brillar más que el lucero del alba, Venus. En 1604, Johannes Kepler vio otra en la constelación de Ofiuco, ésta fue más brillante que Júpiter. Ya que no se han observado explosiones de supernovas en nuestra galaxia desde la aparición de la moderna astrofísica, podemos observar con cierto detalle millares de galaxias lejanas; en las cuales se produce con cierta frecuencia la explosión de una supernova. Dos de ellas han llamado la atención en los últimos años. La primera fue la 1987 A, en la vecina Nube de Magallanes, y que pudo ser estudiada con un detalle que no había sido posible hasta entonces desde el nacimiento de la astrofísica. La segunda fue la 1993 J, descubierta  por un astrónomo aficionado español, Francisco García Díaz en una galaxia que podemos observar con un pequeño telescopio en la constelación de la Osa Mayor (el objeto número 81 del catálogo del astrónomo francés Charles Messier). La importancia de esta explosión de supernova radica en que fue descubierta desde el primer momento, cuando la estrella se encontraba todavía en la fase de incremento de brillo, lo que ha permitido ser estudiada por primera vez en la totalidad de su secuencia.

Hoy se conocen ya cientos de estallidos de supernovas en galaxias relativamente cercanas. De hecho, es mucho más probable ver una supernova en una galaxia ajena que en la nuestra. Por otra parte, en aquellas galaxias donde existen nubes de formación rápida de estrellas supermasivas, estos eventos son mucho más abundantes que en nuestra relativamente homogénea y pacífica galaxia. El récord lo tiene una galaxia en la constelación de Cefeo, con el número 6946 en el Nuevo Catálogo General de Nebulosas y Cúmulos de Estrellas (NGC) del astrónomo danés Johann Louis Emil Dreyer. ¡Nada más y nada menos que 6 explosiones de supernova desde 1917! Por si acaso, no está de más vigilarla, jeje.

Una explosión de supernova ocurre cuando una estrella muy masiva agota todo el combustible nuclear (el hidrógeno, el helio,…) que alimenta sus reacciones de fusión y el núcleo colapsa catastróficamente, las capas externas de la estrella se expanden y se produce una enorme explosión, al alcanzar el núcleo un estado insostenible. Se cree que es la manera en que los distintos elementos químicos de la tabla periódica que se generaron por fusión nuclear en las estrellas consiguen repartirse por el universo. No nos olvidemos que ¡Somos polvo de estrellas!

David Levy, el astrónomo aficionado estadounidense descubridor del cometa Shoemaker Levy 9 que impactó contra Júpiter en julio de 1994, acaba uno de sus últimos capítulos de su conocida «Guía celeste» con esta reflexión: «Algunas de las sesiones observacionales más valiosas que recuerdo transcurrieron en compañía de niños. Sus preguntas son interesantes. Quién, sino un niño de diez años, miraría a través de un telescopio a Júpiter y diría: ¿Por qué nos han puesto aquí y no allí?». Así que amigo lector, ya seas divulgador, científico, aficionado o ávido lector de temas científicos, espero que sirvan las historias contadas en esta entrada para animarte a contagiar tu interés por la ciencia al corazón y la mente de alguien más joven. ¡Pasa el testigo!

Emilio Castro

Referencias:

Zoellner RW, Lazen CL, & Boehr KM (2012). A computational study of novel nitratoxycarbon, nitricarbonyl, and nitrate compounds and their potential as high energy materials Computational and theoretical chemistry : 10.1016/j.comptc.2011.10.011,

Lecturas recomendadas

• Javier Fernández Panadero. ¿Por qué la nieve es blanca? La ciencia para todos. Editorial Páginas de Espuma, Madrid, 2005.
• Javier Fernández Panadero. ¿Por qué el cielo es azul? La ciencia para todos. Editorial Páginas de Espuma, Madrid, 2003.
• John Emsley. Moléculas en una exposición, Retratos de materiales interesantes de la vida cotidiana. Ediciones Península, Barcelona, 2000.
• José Luis Comellas. El mundo de las estrellas. Editorial Equipo Sirius, Madrid, 1999.
• David Levy. Guía celeste. Cambridge University Press, Madrid, 2003.

Hablando de Ciencia