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6 Dec 2020 - 2:00 a. m.

Patrick Antolín: un explorador del Sol

Este colombiano descubrió el camino para resolver un misterio que atormenta a los científicos desde hace varias décadas: ¿por qué la corona del Sol es hasta 500 veces más caliente que su superficie? Un fenómeno que altera la vida en la Tierra.

Valentina Bocanegra*

Patrick Antolin en compañía de su esposa Siew Fong y su hijo Samuel.
Patrick Antolin en compañía de su esposa Siew Fong y su hijo Samuel.

Era 1991, y en Guayllabamba, un pueblo cercano a la capital de Ecuador, Patrick Antolín y David Villamar, dos chicos de 14 años observaban embelesados la noche, las estrellas, la Luna y buscaban algún planeta. Las luces del pueblo no alcanzaban a contaminar la oscuridad. A eso de las nueve, David le enseñó a su amigo las constelaciones que conocía: Escorpio, la Osa Mayor, la Osa Menor... Patrick estaba fascinado con lo que veía. Los chicos se quedaron bajo ese hechizo hasta la madrugada, hasta que el frío le ganó a la curiosidad.

Desde niño a Patrick le interesaron las estrellas. Los primeros diez años de su vida los pasó en África. Vivía a 20 kilómetros de Banjul, en Gambia. Sin nubes y con pocas luces artificiales, el cielo africano era un espectáculo. Cuando acampaba con su familia solían echarse sobre colchonetas bajo el cielo estrellado, uniendo y nombrando puntitos.

–En Colombia es noticia cuando cortan la luz, pero en África la noticia es cuando la ponen, cuenta Jean Antolín, padre de Patrick y lingüista de profesión. El cielo estrellado era una maravilla. Lo puse a leer el libro El Principito desde bien pequeño. Eso da una idea de las estrellas, los asteroides, del universo. Seguramente debió influir en su destino para convertirse en un científico de talla mundial.

Pero no es El Principito el libro que Patrick cree que lo inspiró a convertirse en astrofísico. Le Mur du Silence, un cómic francés al estilo de Tintín, fue tal vez el verdadero detonante de su interés por las estrellas. Anselme Lanturlu, el protagonista, está interesado en cómo se forman las olas del agua y cómo los campos magnéticos influyen en este líquido.

–En el colegio se trafica un montón de cosas, como las tiras cómicas o los mangas. Fue así como este libro llegó a mis manos, recuerda Patrick. A mí me interesaba mucho la dinámica del agua. Me gustaba jugar con barquitos de papel en los arroyos que se forman con la lluvia.

El libro de forma muy digerible introduce la magnetohidrodinámica, un concepto que combina dos cosas: los campos magnéticos y los fluidos. Al final Anselme tiene un sueño y muestra cómo se podría construir un platillo volador gracias a las ecuaciones de este concepto. Esa idea retumbó por años en la imaginación de Patrick y lentamente fue mutando a un interés por conocer y entender las ecuaciones que explican el comportamiento del plasma en el universo, la materia observable más abundante.

° ° °

Las influencias culturales de Patrick son como una ensalada de frutas con queso y helado, un revuelto bien diverso y un tanto extraño. Nació en Dakar, Senegal. Siendo niño vivió en Gambia, El Salvador, Ecuador e Italia. Estudió y vivió en Colombia, Japón, Noruega, Bélgica y actualmente está en Inglaterra.

En sus inicios, el rumbo de esta vida nómada fue fijado por su madre boyacense, Rosa Inés Tobos. Vinculada al Programa Mundial de Alimentos de la ONU, aceptaba el mayor tiempo en cada sitio para mantener la estabilidad de su familia.

–Mi condición para aceptar un trabajo era que el país tuviese un liceo francés para la educación de mis hijos, y el trabajo de mi esposo que fuese adecuado para una familia, con condiciones de educación y sanidad, comenta Rosa Inés.

Naturalmente, Patrick es un políglota. Habla francés, español, inglés, italiano y japonés.

–El japonés fue el único idioma que tuve que aprender por mi cuenta, los caracteres me parecían bonitos, dice Patrick. Los demás fueron casi gratis. Por fortuna viví en esos países.

–Cuando él tenía tres o cuatro añitos empezó a tartamudear, dice su padre. Imagínate: yo, francés; ella, español; en el país, inglés; en el colegio, francés, y las empleadas wólof, la segunda lengua más hablada en Gambia. Es un caso clásico. Demasiados idiomas a muy temprana edad. Los niños no saben cuál usar, se quedan mudos o empiezan a tartamudear.

¿El remedio? Sus padres decidieron cortar un par de idiomas. Además, cuando su madre tenía licencia vacacional, sin pensarlo dos veces se iban a Colombia. En Boyacá eran recibidos con el cariño de su familia.

–Ese mes hablándole únicamente en español ayudó bastante, asevera Rosa Inés.

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Patrick se describe a sí mismo como un sujeto que le interesa ir en contra de la corriente. A pesar de tener la posibilidad de estudiar en países como Inglaterra, Francia o Italia, decidió hacer su pregrado en Colombia al terminar el bachillerato en Italia. Patrick y Nathalie, su hermana menor, estudiaron en la Universidad de los Andes. Él se graduó de física y matemáticas; ella, de psicología. Jean Phillipe, el hermano mayor, estudió en la Nacional y terminó su carrera en Australia en desarrollo internacional.

–Esos años de universidad fueron muy importantes, sobre todo por mis compañeros, cuenta Patrick. Teníamos un grupo de discusión que era bastante único. Me daba mucho gusto sentarme a estudiar.

En Bogotá vivían en un apartamento sin padres. Naturalmente las fiestas eran regulares. Pero esas fiestas parecían no perturbar a Patrick. Él siempre estaba en su cuarto estudiando para algún parcial o resolviendo algún problema. Salía cuando sentía hambre.

–Fiesta o no fiesta siempre estaba clavado estudiando, recuerda Nathalie. Yo haciendo fiesta al lado, con música, con todo y este man ahí dándole a los números. Superconcentrado, inmutable mejor dicho. Él siempre ha tenido una gran capacidad de abstraerse del mundo, concentrarse en lo que está haciendo.

Un curso básico de astronomía, un pequeño observatorio astronómico y su atracción por el plasma y las ecuaciones de la magnetohidrodinámica lo llevaron a explorar el Sol. Exploración que empezó con el trabajo de grado en los Andes.

–Su tesis fue una oportunidad valiosa para comenzar a profundizar en el tema. La materia que abordó en aquella época es la misma de sus investigaciones actuales, explica Benjamín Oostra, profesor de física de los Andes y tutor de su tesis.

Una vez más a contracorriente con las expectativas que había sobre él, y gracias a una beca, Patrick llegó a Kioto para hacer su maestría en física solar. Un requisito era la aprobación de un profesor japonés. Mandó varios correos, pero solo obtuvo una respuesta, la de Kazunari Shibata, un astrofísico y profesor emérito de la Universidad de Kioto. Es un hombre muy reconocido en el mundo de la física solar, un “hacha”.

–Si le das un marcador a Shibata empieza a explicar escribiendo en el tablero. Te presenta el porqué y el cómo de los fenómenos. Se pueden entender usando cosas complicadas como las ecuaciones. En un momento cachas cómo funciona, aprendes, cuenta Patrick. Él lleva esas ecuaciones como en la sangre y su capacidad de entender cómo funcionan es algo que proyecta a todos sus estudiantes. Eso lo hace un gran maestro.

A Shibata le llaman Jetman, porque ha logrado explicar el fenómeno de los jets, chorros de materia de mucha energía, que se dan a varias escalas en el universo: en nebulosas planetarias, en agujeros negros, en el Sol.

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El Sol es una estrella enigmática. Imagina que en la Tierra hay una vela encendida. Si acercas un dedo a la llama, te quemas. Si alejas el dedo, puedes notar cómo la temperatura disminuye, el halo de luz no te va a quemar. Pero en el Sol las cosas cambian… En su superficie (la llama de la vela) alcanza a tener una temperatura de 5.538° C. Pero la atmósfera solar (el halo de luz), o corona solar, eso que vemos en un eclipse cuando la Luna se posa sobre el Sol, puede llegar a un millón de grados Celsius, 500 veces más que en su propia superficie. Este ha sido uno de los más grandes misterios del Sol y de la mayor parte de las estrellas en el universo. Un problema que muchos han calificado de desconcertante.

–Hay una conexión muy fuerte entre el Sol y la Tierra. Es muy importante entender al Sol para comprender el medioambiente donde nos encontramos, explica Patrick. La Tierra es como una especie de piedra en un río y el flujo del río es controlado por el Sol. Cualquier cosa que venga del Sol lo siente la piedra, esas subidas y bajadas del río.

En 1859 ocurrió una de las tormentas solares más potentes de la historia. El Sol arrojó una llamarada que interrumpió súbitamente la ionósfera, la capa por donde viajan las distintas señales electromagnéticas que utilizamos. Los cables telegráficos de Estados Unidos y de Europa fallaron. Mientras tanto en Italia, en Hawái y en La Habana se dibujaban en el cielo auroras boreales. En 1989 hubo otra tormenta, menos intensa, que provocó la detención de la hidroeléctrica de Quebec, en Canadá. Los daños y las pérdidas se estimaron en cientos de millones de dólares. Si hoy ocurriese una tormenta solar como la de 1859, interrumpiría las telecomunicaciones globales, afectaría el sistema de navegación de aviones y barcos, y podría dejar a millones de personas sin electricidad. Paralizaría el mundo entero.

–No es una exageración decir que entender y predecir el comportamiento del Sol es un asunto de seguridad nacional. Monitorearlo es una prioridad para los países industrializados, asegura el astrofísico Juan Diego Soler, excompañero de Patrick en la U. de los Andes, en un artículo sobre el tema.

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En uno de los seminarios de física solar, dirigido por el profesor Shibata al que asistió Patrick cuando apenas desempacaba maletas en Japón, se discutía la posibilidad de una nueva sonda espacial llamada Solar Probe. La primera versión consideraba la opción de ser un satélite, que, en vez de orbitar el Sol, viajaría directo hacia él.

–¡¿Cómo así?! Esto no tiene sentido, se va a estrellar con el Sol, no va a sobrevivir, exclamó Patrick.

–Sí, sí, claro. Pero antes de que eso pase nos va a mandar una cantidad de información muy valiosa, le respondió el profesor Shibata.

–¡Ah! ¿Así como un kamikaze?

La sala quedó en silencio.

–Eh… Sí… Por ahí va la cosa, le dijo Shibata, tratando de romper con el silencio incómodo que se instauró en la sala tras un comentario torpe que revolvía las memorias de las guerras del pasado.

–Llegar a Kioto fue como ¡PAM!, un choque cultural masivo, recuerda Patrick. La cultura y la forma de pensar son diferentes. Cada día en Japón era como choque tras choque. Por fortuna, había estado creando una conexión con el país.

Esa conexión con Japón no fue solo las clases de japonés de la universidad en Colombia. Desde pequeño, en África, se aficionó por el karate. Iba a conseguir el cinturón negro de no ser por un accidente de esquí en Italia. También hacía traducciones de mangas al español y se ganó dos premios internacionales de Haiku.

–Se embutió cinco mil garabatos para hablar correctamente el japonés, anota su padre.

–Tiene una colección impresionante de mangas. Es su tesoro, añade su madre.

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De la mano de su profesor se metió de cabeza en el enigma del calentamiento de la corona solar. Resolver este misterio ha sido un reto que aqueja a los científicos desde hace 80 años. Con el tiempo se han desarrollado múltiples acercamientos para tratar de resolverlo. En 1987, el estadounidense Eugene Parker propuso una hipótesis que podría solucionarlo con base en una nueva teoría que empezaba a tomar vuelo en su momento: la reconexión magnética.

Este hombre es considerado como un gigante de la astrofísica teórica. Ha hecho grandes aportes sobre el Sol. Publicó en 1958 la teoría del viento solar: una corriente de partículas cargadas que son liberadas por la corona. Este viento crea la heliósfera, esa región que inunda el medio interplanetario del sistema solar, y entenderlo es clave para la conquista espacial. También creó una descripción de las tormentas solares y geomagnéticas, las auroras boreales-australes.

Otro aporte de Parker fue la formulación teórica de la reconexión magnética a través de nanofulguraciones, o nanoflares: eventos repetitivos de disipación de la energía magnética, muy pequeños (por eso nano), que de forma acumulativa pueden calentar la corona solar. Pero siempre ha sido un problema demostrar esta hipótesis. No se habían podido observar estas nanofulguraciones en acción.

Para explicar qué es la reconexión magnética, Patrick recurre a sus manos, que pareciera le dan el visto bueno a lo que está comentando, y a un caucho:

–Estás frotando un caucho entre tus manos hasta enrollarlo. Cuando dejas de frotar y alejas tus manos, ¿qué le pasa al caucho? ¡CHAN!, se quiere desenmarañar. Saltando y moviéndose libera la energía almacenada para volver a su estado natural. El campo magnético es algo así, está todo enmarañado alrededor del Sol y se tiene que desenmarañar de algún modo. La reconexión magnética es una vía para hacerlo, como dijo Parker. Cada vez que se produce una reconexión magnética a nivel local, las líneas del campo magnético se separan, y así como el caucho, tienden a ser menos complejas. Cuando eso ocurre hay una liberación de energía pequeñita, las nanofulguraciones. En la teoría de Parker lo más probable es que esas nanofulguraciones se den en todas partes en la corona solar, pero son tan mínimas que no las podemos detectar.

Sin embargo, en 2014, esas escurridizas y pequeñas nanofulguraciones se dejaron ver a través de su firma, los nanojets. Cuando la NASA lanzó el satélite IRIS en 2013, con el objetivo de estudiar el Sol y su evolución, Patrick estaba en Japón y cada semana, como costumbre, se sentaba a revisar las observaciones que hacía el satélite. Le fascinaba ver la lluvia coronal, otro fenómeno enigmático de la corona. Entre esas chequeadas encontró una serie de patrones que le parecieron interesantes, dijo: “Esto tiene que ser importante’” Pero en ese momento no sabía qué eran y no tenía el tiempo para estudiarlos, por lo que eso fue guardando polvo.

–Estas observaciones son como mirar nubes moviéndose en el cielo. A menudo ves patrones o estructuras, pero es difícil convencerte de que lo que ves es real y no solo tu imaginación, cuenta Paolo Pagano, actual colega de Patrick.

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Patrick terminó su maestría en física y astronomía en 2006, y enseguida empezó su doctorado en física solar en la misma universidad. Ese mismo año, Siew Fong Chen, una estudiante de Malasia, llegó a Kioto para hacer su maestría en ecología del paisaje. Sus destinos muy pronto se cruzarían.

–En ese tiempo no había tantos estudiantes foráneos en la Universidad de Kioto. A pesar de ser una ciudad muy famosa, no es muy grande, comenta Siew Fong. Una vez que llegas, es natural que conozcas a todos los estudiantes extranjeros.

El Starbucks de Kioto es radicalmente distinto a lo que estamos acostumbrados como occidentales. Es una machiya, una casa de madera, tradicional y representativa de la zona. Su fachada es, por supuesto, de madera. En la parte de enfrente con unos siete metros de ancho, sobre una base en piedra, se posan tablones de forma vertical. Un telón azul con el logo de la cafetería cubre la puerta principal y da paso a por lo menos 20 metros hacia el fondo. Está frente al río Kamo. Los estudiantes extranjeros solían reunirse en este lugar.

–Estaba en un grupo de personas del mismo año y Patrick pertenecía al grupo de los latinos. Son muy serios, siempre están estudiando, recuerda Siew Fong, entre risas. La primera vez que lo conocí fue porque ellos organizaron unos seminarios donde cada persona presenta su tema de investigación. Es posible que en esa época Patrick se haya interesado por conocer nuevas personas, o estaba un poco aburrido, no lo sé. Un día me escribió por el chat de Google:

–Hola Chen.

–Solía llamarme por mi apellido en ese entonces. Fue extraño, nunca había hablado con él antes.

–Oh, hola, Patrick.

–Quise ser amable y decidí invitarlo a todas mis actividades. Le presenté a mis amigos y salíamos. Patrick parecía sonreírme todo el tiempo y empezó a mandar mensajes como: “Hola, ¿cómo estás?” o “te extraño”.

Un día Patrick decidió invitarla a su casa. Le dijo que iba a cocinar para ella y sus amigos. Siew Fong aceptó.

–Resulta que estaba tratando de conquistarme con una sopa de champiñones, se ríe. Me di cuenta de que Patrick se concentraba muchísimo. Cortaba los champiñones uno a uno. Lo hacía de forma metódica. Estaba determinado en hacer una buena cena. Me pareció muy reconfortante, así que quise conocerlo mejor.

Se volvieron pareja. En ese tiempo, mientras desarrollaba su tesis doctoral en Japón, Patrick empezó una colaboración con la Universidad de Oslo, en Noruega. Como es usual en su vida, iba y venía entre estos países realizando su trabajo. Decidió hacer dos tesis diferentes, por las cuales obtuvo dos doctorados.

–Dicen que tiene más cartones que un reciclador, menciona Rosa Inés.

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En el interior del Sol se crea un campo magnético que emerge e inunda todo alrededor de la estrella. El campo magnético es el que le da forma a la corona y también la calienta. Patrick ha estado explorando las dos teorías que intentan explicar el calentamiento de la corona. Una de sus tesis doctorales fue sobre las ondas magnéticas. La otra fue sobre la lluvia coronal ligada a la teoría que propuso Parker de la reconexión magnética y las nanofulguraciones.

–El calentamiento, se trata de entender por qué es tan caliente. La lluvia coronal es un problema de enfriamiento, ¿por qué está tan frío? Son fenómenos distintos, pero son las dos caras de la misma moneda, explica Patrick.

En 2016 llegó a Escocia para hacer una estancia posdoctoral. Allí tuvo la oportunidad de desempolvar esas observaciones que había hecho en 2014. Al principio se estaba enfocando en las ondas magnéticas, intentando buscar una explicación distinta a la teoría de las nanofulguraciones, ya que esta es considerada como un tema tabú en física solar. Hay mucha basura alrededor de este tema.

–Decir que se detectaron nanofulguraciones es como una invitación para que te rechacen el artículo. Existen muchos trabajos que afirman su detección sin probar realmente que la reconexión magnética es su conductor, comenta Patrick.

Al ser tabú, el tema que quería trabajar era muy criticado y no pudo avanzar mucho en esa investigación, pero dos años después, en 2018, al conseguir la beca Ernest Rutherford, Patrick logró ser investigador independiente y tener el control de su proyecto. Decidió mudarse a Newcastle, en Inglaterra, donde es investigador y profesor de la Universidad de Northumbria.

–Me permitió llevar las cosas por mi cuenta y poder crear mi propio equipo, comenta.

En su investigación, él y sus colegas lograron ver un episodio de calentamiento. No cabía duda de que estaban observando las nanofulguraciones predichas por Parker. Una estructura magnética que estaba fría empezó a calentarse hasta llegar a millones de grados, y fue en ese proceso donde lograron identificar por primera vez los nanojets.

–Eran unas cositas que llamamos nanojets, así como la chocolatina jet, pero nano, bromea Patrick. Logramos explicar que estos jets son la característica primordial, son la firma de las nanofulguraciones de Parker. Cada vez que hay una nanofulguración tiene que haber un nanojet, esto permite identificar la teoría de Parker cuando actúa.

–Lo difícil fue convencer a nuestros compañeros de que los nanojets y las nanofulguraciones son las dos caras de un mismo fenómeno, añade Paolo.

La noche del 4 de septiembre de 2019 Patrick le contó a su profesor, Kazunari Shibata, sobre su descubrimiento.

–Estaba muy sorprendido y emocionado. Creo que este es uno de los descubrimientos más importantes en la investigación de la corona solar de los últimos años, cuenta su maestro.

Un par de años después, el 21 de septiembre de este 2020, la prestigiosa revista científica “Nature Astronomy” publicó la investigación de Patrick y sus colegas. Investigación con la cual comprobaron la teoría de Parker y lograron acercarse a resolver el misterio del Sol.

–Patrick estaba muy feliz, creo que todos, dice Siew Fong, su esposa. Algo que él me ha enseñado es a perseverar y aprender a ignorar el ruido.

–Fue muy gratificante, asevera Patrick.

–Es un honor para la familia y ¡un orgullo pa Boyacá!, comenta entre risas Rosa Inés.

Aunque el problema no se ha resuelto por completo, es un primer acercamiento. Decir que se resolvió sería afirmar que esto se produce en todas partes, pero ahora pueden detectarlo y caracterizarlo. Como dice Patrick, el siguiente paso es más fácil.

° ° °

En 2018 nació Samuel. Patrick le dedica todo su tiempo libre, es su nuevo proyecto científico.

–Tienen un hijo muy, muy curioso, comenta David, ese amigo de infancia y estrellas. El guagua es un tercio latinoamericano, un tercio europeo y un tercio asiático. Parece una caricatura.

A pesar de su edad, Patrick y su esposa han empezado a transmitirle sus pasiones. Salen a caminar por el bosque, le muestran las hojas, escuchan los pájaros, miran hacia el cielo.

–Desde esa edad uno se da cuenta del efecto que tiene. Le da mucha curiosidad cuando ve la Luna o las estrellas. Es muy bonito.

Señalando con su delgado dedo, Patrick le habla de las estrellas, la Luna, los planetas… Del sol.

*En la investigación de este artículo colaboraron los estudiantes de la maestría de periodismo científico de la U. Javeriana: Diego Garay, Valentina Yomayuza, Andrés Montenegro, Ignacio Galán, Mayra García, Juliana Mateus, Yisel Par.

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