INTERVIEW. Dr. Jacob Crossett: “I always had intense interests, whenever I found something I wanted to know all about it”

Dr. Jacob Crossett recently arrived to fill a postdoctoral position at the Institute of Physics and Astronomy of the Universidad de Valparaíso (IFA). His position is being funded by a grant known as ESO-Chile Comité Mixto, which supports the project “Understanding the connection between ram-pressure stripping and AGN”, and the principal investigator is Dr. Yara Jaffé.  

Originally from Australia, Dr. Crossett also worked at Birmingham University in the United Kingdom. He is now back to the southern hemisphere, where he feels more confortable looking at the sky and is willing to work hard to understand more about the life of Jellyfish Galaxies and of how the Universe works.

Why did you apply for this position?

I am interested in extra-galactic astronomy and the work here was with Yara, who has worked with lots of my colleagues, and the kind of things that are being done here, like looking at jelly fish galaxies, looking at Ram pressure stripping, seems very attractive. Also that Chile is a well-known place because of the observatories.

Have you been into the observatories in Northern Chile?

Not yet, but that is one of the experiences that I would love to have.

How were your first impressions of the place that will be your home for the next couple of years?

Lots of things had happened very quickly and I have been having a lot of admin. I know a lot of things have been happening, and you see that on the shops, but the people are still friendly, and happy to chat. It looks like they would be unfriendly because of the looks, but then you realize they are still doing ok. So it has been very nice, it is nice to be in the southern hemisphere, as I understand the sky better. And it’s nice to be in the coast as well. I went with some people to Con-con, which is nice and picturesque. There are some things that are similar, that I didn’t expect to be similar and there others that are really different. And it is very nice to know the differences and the similarities to other places I lived and visited

Your area of work is based on “looking at the big picture”, as you study galaxies and not particular objects. How did this come to your attention?

I really don’t know. I like all sort of different areas and that was the one that looked appealing to me at the time. I don’t know exactly why and it is actually a good question.  I suppose that one thing leads to another

Why do you think it is important to know about how galaxies evolved?

It is always interesting to know about how the universe works, but a bit closer, starting to understand all this processes in galaxies is important, as we are going now into a collision with another galaxy, with Andromeda. Is not for a few billions years that they will merge and run into each other, but that is the future of our galaxy and our solar system. We can look into that by looking into the observations of what is happening to other galaxies at the moment, and then know what is going to happen to our home, which is of course very interesting to look into the fate of the Sun and of the Milky Way.

How did your motivation for science grew on you?

As a boy I always had intense interests. Whenever I found something I wanted to know all about it. I used to like most kids to like dinosaurs, but instead of getting a little T-Rex I would read all about their bones, and what it would meant if you found one thing.  And I always seemed to had this intense interests, because I always wanted to found out things and learn things.

Do you have other interests other than science?

I try to play football, I mean trying, and I am ok… I played in Australia and the UK but I don’t know if I will be good enough to play in South America, but I will give it a try.  I like watching some sports and I like playing Australian Football, which is a very weird sport, if you ever have a chance to watch it makes sense to no one, it is a very weird sport. I like playing sports with other people; I’ve done squash, tennis, and football. I like to play with others as a team and to be social, that its what I enjoy.

INTERVIEW TO MÓNICA ZOROTOVIC: “When I look back, I cannot see myself working in something different than the academia”

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La Dra. Mónica Zorotovic, profesora adjunta del IFA, realizó sus estudios de pre y postgrado en la Pontificia Universidad Católica de Chile y su tesis de doctorado en el Observatorio Europeo Austral (ESO-Chile) como parte del programa “ESO Studentship Program”. Ha centrado su trabajo en la investigación de estrellas binarias cercanas compactas, pasando de un enfoque observacional hacia uno más teórico. Conversamos con ella en su oficina, donde llega muy temprano y pasa horas programando y analizando datos frente al computador. Disciplinada y rigurosa, se siente cómoda trabajando con números y está orgullosa de sus contribuciones a la ciencia, de las que nos contó un poco, como también de su recorrido personal para llegar donde está.

¿Qué son las estrellas binarias cercanas compactas y por qué te interesa estudiarlas?

Las estrellas binarias son dos estrellas, gravitacionalmente ligadas, que orbitan alrededor de un centro de masa común. Una importante fracción de las estrellas del Universo se formaron de a pares, o incluso triples o más. Se consideran cercanas aquellas que durante su evolución experimentarán transferencia masa, mientras que el término compactas se refiere que al menos uno de los componentes del sistema es un objeto compacto, típicamente el remanente de una estrella que ya agotó todo su combustible.

En el caso particular de los sistemas que yo estudio, se trata de enanas blancas, similares al remanente que dejará el sol al morir, con compañeras muy cercanas. Sus periodos orbitales son de tan solo algunas horas, lo que implica que durante su evolución la estrella más masiva envolvió a su compañera. La fricción produjo una dramática reducción de la distancia entre ambas y la expulsión de la envoltura de la estrella más masiva, revelando así su núcleo inerte que luego se enfrió para convertirse en la actual enana blanca.

No siempre he estudiado estos sistemas, mi tesis de pregrado la hice en el estudio observacional de un cúmulo globular. Sin embargo, ya entonces me llamaba la atención el efecto que producían las estrellas binarias en las características observables del cúmulo, y quería entender la teoría detrás de lo que observábamos. Tenía claro que me gustaba el área de la astronomía estelar, pero me di cuenta que el trabajo observacional no era lo que me apasionaba. Por una parte soy una persona diurna, trabajo desde temprano, pero me cuesta estar despierta de noche. Y por otro lado, todo lo relacionado con la reducción de datos me parecía un poco monótono. Siempre me gustó más la parte de analizar, y por eso mi tesis de doctorado la enfoqué en el estudio de la evolución de sistemas binarios compactos.

¿Cuál es la diferencia entre el trabajo observacional y el que tú realizas ahora?

Los astrónomos con un enfoque más observacional son los que se saben todos los detalles de los telescopios, los instrumentos disponibles y cuales les sirven para lo que quieren observar, coordenadas de los objetos astronómicos, tiempos de exposición… y cuando obtienen los datos suelen ser ellos mismos los encargados de reducirlos y obtener los parámetros que se puedan derivar de la observación. Un astrónomo teórico en cambio se dedica al estudio y desarrollo de nuevas teorías, modelos, ecuaciones o simulaciones.

Yo no podría clasificarme ni como puramente teórica ni tampoco como observacional, porque si bien no observo ni reduzco datos, trabajo en conjunto con un grupo observacional, y la retroalimentación entre la observación y la teoría es lo que lleva a   mejorar cada vez más los modelos. Así he desarrollado códigos computacionales para reconstruir la historia evolutiva de sistemas observados, y para simular poblaciones, ajustando los parámetros libres según las restricciones que la observación nos aporta. Por eso participo también en las propuestas observacionales, pero aportando a la justificación científica de ésta: por qué es importante observar esos objetos o qué vamos a poder derivar de las observaciones.

¿Cuál es el trabajo que más te enorgullece?

Hay varios artículos que son mundialmente reconocidos en el área, especialmente de mi tesis doctoral (el año 2010 y 2011), porque restringimos parámetros que ahora mucha gente usa, ya sea para simular o para comparar con observaciones, y eso genera muchas citas. Además gracias a ellos obtuve el premio a la mejor tesis doctoral en ciencia de mi universidad el año 2011. Pero el artículo que más me gusta es más reciente, por lo que no está todavía entre los más citados, aunque igual ya es bastante reconocido. Se trata de un nuevo modelo de evolución de estrellas variables cataclísmicas, que publicamos  hace tres años con el Dr. Matthias Schreiber (también del IFA, UV). 

¿En qué consiste ese modelo?

Las variables cataclísmicas son un tipo de estrellas binarias compactas, en que una enana blanca recibe masa de una compañera y cuyos periodos orbitales son de solo un par de horas. Esta masa se acumula alrededor de la enana blanca, y cada cierto tiempo se produce una erupción llamada “nova” en la superficie, en la que se expulsa este material hacia el medio interestelar. Por décadas, había varias discrepancias entre lo que las simulaciones de estos sistemas predecían y lo que realmente se observaba, y cuando se trataba de resolver alguno de estos problemas introduciendo alguna modificación a la teoría, otros problemas empeoraban.

Lo que desarrollamos con Matthias fue un nuevo modelo que pudiera resolver uno de estos problemas, relacionado con la distribución de masa de las enanas blancas, el cual nosotros mismos habíamos evidenciado en el año 2011 y que se había convertido en uno de las peores discrepancias entre teoría y observación. Encontramos que era necesario que muchos sistemas, especialmente los que tienen enanas blancas de baja masa,  experimentaran un merge después de comenzar a transferir masa, algo así como una fusión de ambas estrellas. Si bien este modelo inicialmente fue puramente empírico, es decir que fue ajustado para reproducir la distribución observada de masas, encontramos también una posible explicación teórica para la causa de esta fusión. El modelo no solamente resolvía el problema para el cual lo habíamos ajustado, sino que mejoraba también la semejanza entre simulaciones y observaciones con relación a otros parámetros en los que había discrepancia.

Después vinieron una serie de publicaciones en las que hemos puesto a prueba el modelo, en todos los casos con éxito hasta ahora. Esta nueva aproximación se ha vuelto mundialmente aceptada y  por lo mismo fui invitada a dar una charla sobre el tema en una conferencia en California (EE.UU.) el 2018 y en Sicilia (Italia) hace algunos meses, y un artículo review sobre evolución de variables cataclísmicas fue aceptado para publicación recientemente. El modelo funciona, se está usando, y ver que otros grupos de investigación usan un modelo que uno desarrolló es muy gratificante.

¿Cómo se sitúa la Universidad de Valparaíso respecto a este tema a nivel mundial?

En variables cataclísmicas el grupo de la UV es reconocido a nivel mundial, tanto así que seis integrantes del IFA fuimos invitados el pasado septiembre a presentar nuestros trabajos en un workshop que se realiza cada dos años en la isla de Sicilia (Italia) para discutir los últimos avances relacionados con este tipo de estrellas.

Yo diría que somos además el grupo más fuerte de investigación en binarias compactas, en general, dentro de Chile. Varios profesores del Instituto nos dedicamos a esto, ya sea desde la parte más teórica (Matthias y yo) u observacional (Claus Tappert, Nikolaus Vogt, Maja Vuckovic), investigación en la que también participan investigadores postdoctorales y estudiantes de postgrado del Instituto.

¿Qué le recomendarías a alguien interesado en astronomía?

Primero yo siempre le aclaro a los más jóvenes que la astronomía no es esa cosa romántica de poner el ojo en el telescopio. Vi mucha gente en el pregrado que entraba a la carrera porque tenían un telescopio en la casa y se sabían las constelaciones de memoria, o les gustaba la astrofotografía, cosas más relacionadas con la astronomía amateur. Pero en realidad para estudiar astronomía hay que tener mucha habilidad y  gusto por las matemáticas y la física, además de la computación, ya que probablemente te vas a pasar los días sentado frente a una pantalla, reduciendo o analizando datos, intentando entender la física que hay detrás.

La parte romántica de la astronomía se ve cuando uno hace difusión. Lo mismo para quienes piensan que van a trabajar en un observatorio. Como astrónomo, si eres observacional, es probable que visites observatorios de vez en cuando, para tomar datos. Pero la mayor parte del trabajo se hace desde una oficina en alguna universidad o centro de investigación. La mayoría de la gente que trabaja en los observatorios no son astrónomos, sino que son ingenieros y técnicos.

Si quieren trabajar en un observatorio es mejor que estudien ingeniería, si quieren hacer ciencia, que estudien astronomía. También tienen que tener en cuenta que la carrera académica es larga y difícil, no es solamente un pregrado de 4 o 5 años. Hay que seguir estudiando por muchos años, seguir un postgrado y luego unos años de postdoctorado en que uno se dedica a la investigación pura, para luego optar a un puesto en la academia donde se combine la enseñanza con la investigación. Eso significa que, por lo general, uno no va a encontrar estabilidad laboral hasta pasados los 30 años.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de ser mujer en ciencia?

Hay algunas becas o puestos de trabajo que favorecen a las mujeres, o buscan un balance entre la cantidad de hombres y mujeres que se las adjudican. Pero no se si eso haya solucionado el problema de la igualdad de oportunidades, y sobre todo de condiciones, para las mujeres en ciencia. Si uno mira las estadísticas, en astronomía en particular, la cantidad de hombres y mujeres es similar en pregrado e incluso en postgrado. La caída en el porcentaje de mujeres viene después, durante el postdoc o en la academia.

No creo que se trate de un tema de interés en la ciencia, porque por algo hacemos el doctorado, sino que creo que está relacionado con la edad en que una no quiere seguir postergándose para tener hijos. Yo tuve a mi hijo en el postdoctorado, a los 32 años, porque ya no quería seguir esperando un trabajo estable. Cuando postulas a un puesto  en la academia, nadie mira mucho tus notas o donde estudiaste, lo que importan son tus publicaciones, cantidad y citas, especialmente las de los últimos 5 años. En la mayoría de las postulaciones a las mujeres nos dejan incluir un año más de artículos por cada hijo que tuvimos. Pero mi currículum no solo se vio afectado el año que nació mi hijo. Recién a los tres años volví al nivel de publicaciones que tenía antes de embarazarme, cuando lo más probable es que si no hubiera sido mamá las publicaciones hubieran seguido aumentando de forma continua.

La productividad creo que va más allá de si puedes ir a la oficina o no. Tu cabeza ahora está en otra parte, con otras preocupaciones que antes no tenías, otras motivaciones incluso. En mi caso la motivación por la ciencia y la enseñanza sigue, me encanta lo que hago, pero no puedo dedicarle el mismo tiempo que le dedicaría si no fuera mamá, y ante cualquier emergencia con mi hijo, él es mi prioridad por sobre el trabajo. Es un tema super complejo, porque más allá de los aspectos legales o los beneficios que se entreguen, hay un tema biológico y psicológico que al menos en mi caso me ha impedido enfocarme en el trabajo igual que antes, y eso que solo tuve un hijo. De todas formas el IFA me ha dado la flexibilidad necesaria para poder ser profesora, investigadora y mamá, a mi ritmo, y hay que destacar que somos el instituto con mayor porcentaje de mujeres académicas en astronomía.

¿De dónde nace tu interés por la ciencia?

El interés por la astronomía es algo que me llegó con el tiempo, pero el interés por la ciencia lo tuve siempre. Cuando chica estaba siempre haciendo preguntas, buscando los por qué a todo. Me acuerdo una época que quería ser arqueóloga y cada vez que íbamos a algún lugar volvía con el auto lleno de piedras de distintas composiciones. Me gustaba mucho también la química, y me metí a talleres desde muy chica, de química y de programación. Mi mamá me apoyaba y me compraba los materiales para hacer experimentos en la casa. Pero tuve mala suerte con la química en el colegio, porque tuvieron problemas para encontrar un buen reemplazo a una profe que se fue, y prácticamente mi formación en el tema llegó hasta primero medio. Pero en esos mismos años me empecé a enamorar de la física, sobre todo porque tenía un profe que nos hacía experimentos, y me motivaba a investigar más allá de lo que él enseñaba. Por eso tomé el electivo de física, donde solo eramos dos compañeras, y ahí comencé también a descubrir la astronomía.

Tu experiencia coincide con la de otros científicos, en la  que hay un profesor que marca y motiva por una vocación científica

De todas maneras. Creo que para la mayoría de los niños y jóvenes, su única aproximación a la ciencia es lo que les enseñan en el colegio, y si el profe no los motiva, es difícil que puedan tener una vocación científica.  Mi hijo tiene a dos papás con formación científica, y estamos pendientes de motivarlo, de hacer los experimentos cuando no los hacen en clase, de llevarlo a las ferias de la ciencia, y darle respuestas a todas sus preguntas, pero creo que esa no es la norma, y si tus papás no saben de ciencia o no están motivados por el tema, el profesor del colegio es clave.  

¿Y cómo llegaste a optar por astronomía?

Tuve la suerte de que la carrera de licenciatura se abrió cuando yo estaba en cuarto medio. Mi profesor de física me motivó bastante, y me animó a ir a un congreso que se realizó en 1998 en Vicuña (en el valle del Elqui) por la inauguración del observatorio Mamalluca. Allá escuchando las charlas, compartiendo con aficionados y profesionales del área, y por el ambiente que había, me di cuenta que eso era lo que yo quería. En algún momento durante la licenciatura en Astronomía pensé en sacar una pedagogía después, porque me gusta mucho enseñar, pero la investigación me llamaba, y continuar con estudios de postgrado me iba a permitir combinar la investigación con la enseñanza (a nivel universitario). Ahora miro para atrás y no me imagino trabajando en algo fuera de la academia.

Astronomer form IFA participates in discovery that offers vision of the future of our solar system

In an article published today in the prestigious scientific journal Nature, and in which the astronomer  Matthias Schreiber of the Institute of Physics and Astronomy of the University of Valparaíso (IFA) took part, discovered a giant planet, frozen and hidden very similar to Neptune, which orbits around what was the core of a small extinct star, or white dwarf.

This is the first evidence of a gas planet orbiting a white dwarf, in the form of a disk of gas produced from its evaporating atmosphere. “The planet orbits the star (which is a quarter of its size), once every ten days, leaving a gas tail similar to a comet in its path, composed of hydrogen, oxygen and sulfur,” as described by the UV astrophysicist, who is also deputy director of the Nucleo of Planetary Formation  (NPF). 

Unique model 

White dwarfs are stellar remnants that occur when a star with mass similar to the Sun depletes its nuclear fuel. Then, the outer layers of this star are detached leaving the nucleus inert to the center, which from that moment is called white dwarf. 

Currently, about three thousand stars are known to host planets, and it is estimated that most of them will end their lives as white dwarfs. Theoretical models indicate that these planetary systems, including our Solar System, can survive the metamorphosis of the stars that host them. 

The discovery, which was made collaboratively by astronomers from the IFA of the UV, the NPF and the Department of Physics of the University of Warwick in England, who used the Very Large Telescope (VLT) of the European Southern Observatory, installed in Chile, suggests that there might be other planets around those stars, waiting to be discovered.

“It is known that the heavy elements we see in white dwarf atmospheres come from the accretion of planetary material such as comets and asteroids. For that reason, they became famous since they allow to study the chemical composition of rocky planets. However, we now find that a white dwarf can also add material from the atmosphere of a gaseous planet and we can see it falling into it, ”said the astronomer. 

Matthias Schreiber showed that the hot white dwarf (28 thousand degrees Celsius), produces the slow evaporation of this giant ice cream by bombarding it with high-energy photons and converting its lost mass into a gas disk around the star, which gets more than three thousand tons of material per second. 

Future of our solar system 

Schreiber warned that “in a sense the finding gives us a vision of the very distant future of our own solar system.” Finally, taking this case to the solar system, the astrophysicist said: “when our star runs out of fuel, in approximately 4.5 billion years, it will eliminate its outer layers, which will destroy Mercury, Venus and, probably, the Earth, leaving the white dwarf to the center of the system. ” 

In a complementary article directed by Schreiber and astronomer Boris Gaensicke, published in Astrophysical Journal Letters, astrophysicists detail how this white dwarf will radiate enough high-energy photons to evaporate Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. As in the present finding, part of that atmospheric gas will end up in the white dwarf left by the Sun and will be observable for future generations. 

Astronomers argue that this planetary evaporation, and the subsequent accumulation of young white dwarfs, is probably a relatively common process that could open a new window to study the chemical composition of atmospheres.

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