Amina Helmi tenía 11 años cuando tomó conciencia de la astronomía.
Vivía en su ciudad natal, Bahía Blanca, a unos 600 km de Buenos Aires, y había ido con su madre, dos amigas y la mamá de ambas a visitar el planetario de la capital argentina.
"Éramos cinco mujeres. Recuerdo las imágenes bellísimas del cielo, me impactó", le dice a BBC Mundo.
La curiosidad se transformó con los años en una carrera en astrofísica. Y en una pasión por comprender que llevaría a la científica a descubrimientos fundamentales sobre cómo se formó la Vía Láctea.
Helmi fue galardonada recientemente con el premio Kavli, conocido como el "Nobel de la astrofísica".
El galardón es otorgado por la fundación del mismo nombre y otras instituciones en Noruega, y distingue a científicos en los campos de astrofísica, nanociencia y neurociencia por "avances revolucionarios" que "transforman nuestra comprensión de lo grande, lo pequeño y lo complejo".
La astrofísica argentina era aún estudiante de doctorado cuando descubrió un grupo de estrellas en la Vía Láctea que se movían en forma diferente al resto, y que fueron llamadas posteriormente en su honor las "corrientes de Helmi".
Años después, usando datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, Helmi hizo otro gran descubrimiento: la última gran fusión de la Vía Láctea con otra galaxia.
"Y ahí dije, la astronomía es para mí"
Helmi absorbió el entusiasmo por la ciencia desde pequeña.
Su padre, oriundo de Egipto, era profesor universitario de química de suelos.
"Mi papá era científico y era muy apasionado. Tenía un laboratorio, hacía experimentos. Traía a casa artículos científicos y yo de chica estaba acostumbrada a verlo ahí trabajando y entusiasmado contándole a mi mamá", cuenta.
Su madre, que era holandesa, era ama de casa. "Ella se entusiasmaba también por el entusiasmo de mi papá", recuerda.
Helmi relata que, en la escuela primaria, la maestra de geografía les planteó el desafío de entender por qué siempre vemos la misma cara de la Luna.
"Recuerdo que cuando lo entendí es como que me hizo clic en la cabeza. Me pareció fantástico, y todavía me pasa, el hecho de entender algo que está tan lejos sin tener que desplazarse. Que siendo tan chicos tenemos la capacidad de entender cómo funciona el universo".
Su decisión de estudiar astronomía quedó sellada cuando siendo adolescente leyó la novela de ciencia ficción "Contacto", del astrónomo estadounidense Carl Sagan.
La protagonista del libro es una astrónoma, que tras captar emisiones de radio provenientes del espacio establece contacto con una cultura extraterrestre inteligente.
"Tenía 15 años cuando lo leí y me impactó por dos cosas. Porque la protagonista es una mujer astrónoma. Y porque ella usa la belleza de la matemática", cuenta.
"Siempre me gustó la matemática, y en el libro ella explica algo del universo con herramientas matemáticas".
"Eso me pareció maravilloso. Y ya ahí dije bueno, esto es para mí".
Las corrientes de Helmi
Helmi estudió astrofísica en la Universidad de La Plata, un "sueño hecho realidad".
"Estoy orgullosa de la formación universitaria que recibí en Argentina, sus sólidos cimientos me prepararon bien para la investigación", afirma.
En 1995 vino otro momento decisivo, cuando participó en la Escuela de Verano del Observatorio Vaticano (VOSS, por sus siglas en inglés). La escuela reúne a estudiantes de astronomía de todo el mundo.
La astrofísica emigró en 1996 a los Países Bajos y comenzó un doctorado en la Universidad de Leiden para estudiar la formación de la Vía Láctea.
Tras algunos años como investigadora posdoctoral se trasladó al Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groninga, donde es profesora desde 2012.
Fue durante sus estudios en Leiden que la científica descubrió las "corrientes del Helmi".
"Para mi tesis la pregunta era justamente si la Vía Láctea fue fusionándose con otras galaxias más chicas. ¿Pero cómo encontrás los restos de esas galaxias más chicas?"
Helmi descubrió que la memoria de ese proceso de fusión puede encontrarse en los movimientos de las estrellas.
"La predicción era que si hay estrellas que se formaron en otra galaxia, debería haber muchas moviéndose juntas en el espacio. Y deberían estar en el halo de la galaxia. Nuestra galaxia es un disco, pero todos estos procesos de fusión tienden a depositar estrellas en el halo", explica
El halo —agrega— es un componente en torno al disco galáctico de la Vía Láctea.
"El problema del halo es que allí hay muy pocas estrellas, la mayoría están en el disco, más o menos una en 1.000 estrellas en la Vía Láctea son del halo".
"Y como son tan raras, todos los catálogos tenían muy pocas estrellas del halo".
En esa época el satélite Hipparcos abrió un nuevo camino. Produjo un catálogo de los movimientos de 100.000 estrellas de la Vía Láctea, entre las cuales había unas 200 del halo.
"Y yo dije 'vamos a ver si hay algo de lo que yo predije', y es así donde encontré, analizando los datos, dos grupitos de estrellas", dice.
Los grupos se movían en forma perpendicular al disco galáctico, uno cruzaba el disco de abajo hacia arriba y el otro en dirección contraria.
Esos grupos de estrellas, llamados posteriormente corrientes de Helmi, "tenían todas las características como para ser los restos de una galaxia pequeña que había sido absorbida o acretada por la Vía Láctea hace miles de millones de años".
Helmi explica que si dos galaxias que se fusionan son similares en tamaño, se habla de fusiones (mergers en inglés). Pero si una galaxia es más pequeña que la otra, como en el caso de las corrientes de Helmi, se habla de acreción y se dice que la más pequeña fue acretada.
"El descubrimiento que yo hice es de una galaxia que ya había desaparecido completamente y es la primera prueba de que eso había ocurrido en el pasado de la Vía Láctea", afirma.
La última gran fusión
El lanzamiento en 2013 del telescopio espacial Gaia, de la Agencia Espacial Europea, permitió elaborar un catálogo de estrellas mucho más extenso.
Y los nuevos datos permitieron a Helmi su nuevo gran descubrimiento.
"Con Gaia lo que encontramos fueron los restos de la última gran fusión de la Vía Láctea", señala la astrofísica.
Helmi y sus colegas hallaron que muchas de las estrellas del halo de la Vía Láctea se movían en dirección opuesta a la mayoría de las estrellas en el disco. Y además tenían una composición química diferente.
La composición química es "como una especie de ADN de las estrellas", explica.
Las estrellas que se formaron en el mismo ambiente tienen básicamente una composición química muy similar o siguen un determinado patrón que es característico del lugar donde se formaron.
"Los elementos químicos se forman dentro de las estrellas. En el Big Bang solo tenés hidrógeno y helio, un poco de litio. Y todo lo demás se forma dentro de una estrella", dice.
"Lo que pasa es que cuando se forma la primera generación de estrellas sintetizan elementos en el núcleo, y las estrellas más masivas explotan como supernovas y contaminan el ambiente".
"Entonces la generación siguiente de estrellas absorbe, digamos, esos elementos, por lo que tienen la composición química de ese medio. Y así generaciones sucesivas van desarrollando una cierta composición química", añade.
Al estudiar la composición química de las estrellas del halo halladas por Helmi, "enseguida te das cuenta que esas estrellas no se formaron en la Vía Láctea, sino que se formaron en otro sistema".
El disco de la Vía Láctea
Helmi y sus colegas determinaron que esa última gran fusión de la Vía Láctea con otra galaxia, a la que llamaron Gaia-Enceladus, ocurrió hace 10.000 millones de años.
"Para que tengas una referencia, el Sol tiene 4.500 millones de años", indica.
El hallazgo ha abierto nuevas líneas de investigación. "Por ejemplo, hay gente que investiga si en torno de alguna de estas estrellas que no se formaron en la Vía Láctea hubo planetas".
Helmi señala que "lo que es impactante del descubrimiento es que uno haya podido ir hasta hace 10.000 millones de años y poder caracterizar lo que pasó".
"Y lo interesante es que después de eso la Vía Láctea llevó una vida mucho más tranquila. Eso permitió que desarrollara un disco como el que vemos ahora, que es muy extenso. Porque los discos galácticos son muy frágiles, y cada fusión con objetos grandes lleva a que los discos se calienten y destruyan", completa.
Cuando Helmi inició su tesis de doctorado, la idea de que las galaxias se formaban por fusiones con otras galaxias era aún debatida.
Una gran pregunta era, "si hubo tantas fusiones, ¿cómo es posible que la Vía Láctea tenga un disco tan extendido?".
Helmi y sus colegas demostraron que las fusiones sí son importantes en la formación de las galaxias, pero en el caso de la Vía Láctea ocurrieron hace mucho tiempo. Y esto permite entender por qué nuestra galaxia tiene las características que tiene hoy.
¿Por qué las estrellas no salen volando?
BBC Mundo le preguntó a Helmi qué grandes interrogantes sobre la Vía Láctea le gustaría responder en el futuro.
"La gran pregunta para mí es qué es la materia oscura. Una forma de estudiar la materia oscura es en base a los movimientos de las estrellas. Y ahora que tenemos tantos movimientos medidos con la misión Gaia, los podemos usar para tratar de entender lo que es la materia oscura. Justo ahora estoy trabajando en ese tema", dice la científica.
Helmi explica a BBC Mundo la diferencia entre la energía oscura y la materia oscura.
"La energía oscura definitivamente no sabemos lo que es. Lo que sabemos es que el universo se está expandiendo y cada vez más rápido. Y esa fuerza uno la describe como la energía oscura. Es muy extraña y hay muchos experimentos tratando de determinar lo que es", afirma.
"La materia oscura es algo que es un poco más firme. Si estudiás las estrellas, por ejemplo, en nuestra galaxia, pero en muchas otras galaxias también, lo que ves es que las estrellas se mueven mucho más rápido de lo que deberían moverse".
Si se cuenta todas las estrellas que hay, todo el gas, toda la materia visible, y luego se compara eso con el movimiento de las estrellas, la pregunta que surge es: ¿cómo puede ser que las estrellas no salgan volando?, explica Helmi.
"Porque la fuerza gravitacional no parecería ser suficiente para explicarlo. Solo podés explicar las velocidades de las estrellas si en realidad hay más masa. Pero como no se ve, se le llama materia oscura", precisa.
"Un 85 % de la masa del universo sería materia oscura. Hay varias teorías de lo que puede ser, y una de ellas es que son partículas fundamentales, pero que todavía no han sido detectadas".
Un mismo cielo
A los jóvenes que inician sus estudios o su carrera en astronomía, Helmi les recomienda que algo muy importante, además de encontrar un tema que les guste, es hallar "la gente adecuada con la que trabajar".
"Gente que lo pueda guiar bien a uno en esos pasos. Para mí fueron súper importantes mis supervisores de la tesis, me encaminaron, me abrieron muchas puertas, y les estoy inmensamente agradecida".
En un relato sobre su vida publicado en la página del premio Kavli, Helmi destaca el mensaje de que todos compartimos el mismo cielo.
"Hay muchos mensajes ahí escondidos. Uno es, claro, que al cielo no le importan las fronteras. Y entonces la astronomía nos une como humanidad", le dice a BBC Mundo.
"También, en términos de ciencia, si querés hacer un telescopio o querés hacer una misión espacial, tenés que colaborar con otros países porque son proyectos grandes. Como astrónomos nosotros trabajamos con gente de todo el mundo y uno ya se olvida del tema de los países".
"Y algo parecido pasa si mirás al planeta en su totalidad", señala la astrofísica.
Con todas las crisis actuales, incluyendo la crisis climática —agrega—, solamente con la creatividad, la inteligencia y la contribución de todos se podrá tal vez encontrar soluciones.
"Lo otro que también me parece importante en el mensaje es no olvidar que somos todos iguales".
"Esa es la perspectiva que te da la astronomía, somos chiquititos, estamos todos juntos metidos en este planeta. Y tenemos el cielo que compartimos y es un cielo de todos".
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