Los científicos han estudiado durante mucho tiempo el trabajo de Subrahmanyan Chandrasekhar, el astrofísico estadounidense nacido en la India que ganó el Premio Nobel en 1983, pero pocos saben que su investigación sobre la dinámica estelar y planetaria tiene una profunda deuda de gratitud con una mujer casi olvidada:Donna DeEtte Elbert. .

De 1948 a 1979, Elbert trabajó como "computadora" para Chandrasekhar, ideando y resolviendo incansablemente ecuaciones matemáticas a mano. Aunque compartió la autoría con el premio Nobel en 18 artículos y Chandrasekhar reconoció con entusiasmo sus contribuciones fundamentales, su mayor logro pasó desapercibido hasta que un becario postdoctoral de la UCLA conectó hilos en el trabajo de Chandrasekhar que conducían a Elbert.

¿El logro de Elbert? Antes que nadie, ella predijo las condiciones que se consideraban óptimas para que un planeta o una estrella generaran su propio campo magnético, dijo la académica Susanne Horn, que pasó media década construyendo sobre el trabajo de Elbert.

Ahora, Horn y el profesor de ciencias terrestres, planetarias y espaciales de UCLA, Jonathan Aurnou, han publicado un artículo en Proceedings of the Royal Society A. en el que presentan el nuevo "rango de Elbert", que detalla sus predicciones sobre el rango de combinaciones que la rotación, la convección y el magnetismo pueden asumir para generar mejor un campo magnético en todo el planeta.

El trabajo, dicen los autores, ayudará a los investigadores en una variedad de disciplinas a comprender mejor las condiciones en el interior de la Tierra y dentro de otros planetas e identificar planetas fuera de nuestro sistema solar con el potencial de albergar vida.

"Elbert no tenía un título formal en matemáticas, pero lo que hizo, la mayoría de la gente no podría hacerlo hoy en día. Es una matemática realmente difícil que generalmente se hace con computadoras electrónicas modernas", dijo Horn, ahora profesor asociado en el Centro de Investigación de Fluidos y Sistemas Complejos en Universidad de Coventry en el Reino Unido. "Chandrasekhar dice en las notas a pie de página que las formas sutiles y elegantes de resolver problemas particulares en realidad fueron propuestas por Elbert. Ella está en todo su tratado sobre dinámica de fluidos geofísicos y astrofísicos, pero no es autora. Hoy en día, sería considerada una matemática en su propio cierto, pero en los años 50 y 60, era difícil para una mujer obtener más crédito que una nota al pie".

Y debido a que el descubrimiento de Elbert sobre la generación de campos magnéticos planetarios permaneció integrado en el cuerpo de trabajo de su empleador, el hallazgo generalmente se ha atribuido a Chandrasekhar, quien compartió el Nobel de física por descubrimientos relacionados con la evolución estelar y las estrellas masivas.

Horn dijo que espera que el trabajo que ella y Aurnou han realizado para refinar y ampliar las predicciones originales de Elbert proporcione un tributo adecuado, aunque tardío, a Elbert, quien murió en 2019 a la edad de 90 años.

La gama Elbert:cómo los planetas y las estrellas crean campos magnéticos

Los planetas generan sus propios campos magnéticos a través de la circulación interna de fluidos conductores de electricidad calientes, como metales líquidos u océanos muy salados. A medida que un planeta gira sobre su eje, el movimiento de estos fluidos se organiza, generando campos magnéticos planetarios a lo largo del camino. Los científicos creen que los planetas con campos magnéticos tienen más probabilidades de sostener la vida porque el campo magnético actúa como una especie de capullo que protege al planeta del entorno espacial circundante, a menudo hostil, dijo Aurnou.

"La clave es que tienes todos estos movimientos fluidos. El núcleo de la Tierra está predominantemente compuesto de hierro líquido. A medida que el planeta se enfría lentamente hacia el espacio, la parte superior más fría del núcleo líquido se hunde y el hierro más caliente se eleva en profundidad", explicó.

El movimiento causado por este hundimiento y ascenso se conoce como convección. Los movimientos de convección en materiales conductores de electricidad, como el hierro líquido en el núcleo de la Tierra, pueden crear corrientes eléctricas que luego pueden generar el campo magnético global de un planeta.

"No está claro si la turbulencia convectiva por sí sola generará un campo magnético a escala planetaria", señaló Aurnou, "pero sabemos que la rotación planetaria organiza la turbulencia en patrones de movimiento que pueden". En otras palabras, dijo, las fuerzas de rotación llamadas fuerzas de Coriolis mueven los fluidos de manera predecible a medida que el planeta gira. "Elbert fue el primero en señalar que cuando estas fuerzas de rotación son comparables en fuerza a las fuerzas magnéticas, entonces la convección comenzará a organizarse en la escala del planeta mismo. Es un sistema tan simple y sensato".

Elbert descubrió este principio por su cuenta mientras Chandrasekhar estaba en una gira de conferencias de verano y se lo presentó a su regreso. Incorporó el hallazgo de Elbert en su propio trabajo y le dio crédito en una nota al pie sin profundizar más en su significado.

Pero Horn se saltó el trabajo de Elbert.

"Lo que hicimos fue buscar cómo varían los patrones de convección en los metales líquidos y su evolución cuando están sujetos tanto a la rotación como a los campos magnéticos", dijo Horn. "Encontramos que hay diferentes regímenes de comportamiento convectivo, y mapeamos dónde están estos regímenes exactos. Este trabajo hace un conjunto completo de nuevas predicciones que usaremos para construir futuros modelos numéricos y de laboratorio de generación de campos magnéticos planetarios y estelares. "

El documento de acceso abierto, "El rango de Elbert de convección magnetostrófica. I. Teoría lineal", es el primero de una serie de tres artículos que Horn y Aurnou planean publicar que se basan en el trabajo de Elbert. + Explora más

Fuertes campos magnéticos planetarios como el de la Tierra pueden proteger los océanos de las tormentas estelares