Podcast CB S&R 137: nueva supertierra, cosmología exótica, grupos esporádicos y más

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He participado en el episodio 137 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “La Nueva Exotierra Ross 128b; Cosmología Exótica; Grupos Matemáticos; La Supernova que No Cesa”, 16 Nov 2017. “La tertulia semanal ha repasado las últimas noticias de la actualidad científica.”

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En la foto Héctor Socas (@pcoffeebreak) y Carlos Westendorp , abajo, y Carlos González @carlosgnfd (por videoconferencia desde Cambridge), Alberto Aparici @cienciabrujula (por videoconferencia desde Valencia) y Francis Villatoro @emulenews (por videoconferencia desde Málaga), arriba. “Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso. CB:SyR es una colaboración entre el Área de Investigación y la Unidad de Comunicación y Cultura Científica (UC3) del Instituto de Astrofísica de Canarias”.

Dibujo20171116 Radial velocity induced by the planet on its host star aanda org aa31973-17

Descubierto el candidato a exoplaneta Ross 128b, la segunda supertierra potencialmente habitable más cercana. La estrella enana roja Ross 128 está a solo 11 años luz; a diferencia de Proxima Centauri es muy vieja y su actividad estelar es mucho más “tranquila”, lo que facilita la habitabilidad del nuevo exoplaneta. Se ha detectado por el método de la velocidad radial gracias al instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), instalado en el Observatorio La Silla (Chile); por tanto se trata de un candidato a exoplaneta aún por confirmar (no será posible usar el método del tránsito, pues no transita su estrella desde nuestro punto de vista).

La masa mínima del planeta se ha estimado en 1,35 masas terrestres, luego se trata de un supertierra; no se puede descartar que sea un minineptuno (y por tanto que no tenga superficie sólida). Este planeta orbita 20 veces más cerca de su estrella que la distancia Tierra–Sol, aunque recibe 1,38 veces más radiación que la Tierra; su temperatura de equilibrio oscila entre −60°C y 20°C, luego se habla de “planeta templado” en la zona de habitabilidad de su estrella. ¿Se podrá estudiar su atmósfera, composición y química? Quizás con el telescopio E-ELT (Extremely Large Telescope) se puedan buscar con biomarcadores, como oxígeno, en estos planetas, ya que no transita (no pasa por delante de su estrella, luego será estudiable con el futuro James Webb).

El artículo es X. Bonfils, N. Astudillo-Defru, …, A. Wunsche, “A temperate exo-Earth around a quiet M dwarf at 3.4 parsecs,” Astronomy & Astrophysics (2017), doi: 10.1051/0004-6361/201731973; “Hallan el segundo sistema planetario más cercano a la Tierra”, IAC, 15 Nov 2017; Daniel Marín, “Ross 128 b: la segunda exotierra más cercana al sistema solar”, Eureka, 16 Nov 2017.

Dibujo20171116 Auriculares Google smart pixel

Auriculares Google smart pixel. Aunque para mí tiene poco interés esta noticia, hemos hablado de John Paczkowski, “Google’s New Earbuds Can Translate 40 Languages,” BuzzFeed, 04 Oct 2017; Adam Clark Estes, “Google’s Pixel Buds Aren’t Even Close to Being Good,” Gizmodo, 14 Nov 2017.

Dibujo20171117 grupos finitos esporadicos

Un grupo paria con una aplicación. El teorema de clasificación de los grupos finitos simples (que se publicó en el año 2004) se considera uno de los grandes hitos de la matemática del siglo XX; el teorema está escrito en cientos de artículos con decenas de miles de páginas (aunque la versión resumida que Michael Aschbacher y Steve Smith publicaron en 2004 solo requiere unas 1200 páginas). Todo grupo finito simple pertenece a una familia con infinitos miembros (como los grupos cíclicos de orden primo, los grupos alternantes, etc.), salvo 26 grupos simples llamados esporádicos. Entre los 26 hay 20 que son grupos cociente del mayor de ellos, el grupo monstruo (Monster), la llamada familia feliz, mientras que los otros 6 se llaman grupos paria. Fue hasta en 2004 una clasificación completa de dichos grupos que abarca cerca de 1200 páginas.

El grupo monstruo (y los de la familia feliz) tienen aplicaciones fuera de la teoría de grupos (llamada Moonshine); incluso aplicaciones físicas (ya que aparecen en las teorías de cuerdas bosónicas en 24D). ¿Tienen aplicación similar los grupos paria? Se acaba de publicar una aplicación matemática del grupo paria de O’Nan en el campo de las curvas elípticas y las formas cuadráticas; quizás pronto se aplique esta idea en teoría de cuerdas (no creo que se tarde más de un año). Más aún, esta aplicación concreta sugiere que será posible hacer algo similar con los otros cinco grupos paria.

El artículo técnico es John F. R. Duncan, Michael H. Mertens, Ken Ono, “Pariah moonshine,” Nature Communications 8: 670 (22 Sep 2017), doi:10.1038/s41467-017-00660-y; más información divulgativa en Erica Klarreich, “Moonshine Link Discovered for Pariah Symmetries,” Quanta Magazine, 22 Sep 2017, y Luboš Motl, “Pariah moonshine,” TRF, 23 Sep 2017.

Dibujo2017117 cosmology collapsing star brane model 5d arxiv 1703 00954

Artículo de Nieves en ABC sobre cosmología. El Big Bang no existió y el Universo es una estrella colapsada en un mundo de 5D según una noticia de José Manuel Nieves, “¿Y si el Big Bang es solo un «espejismo cósmico»?” Ciencia, ABC, 13 Nov 2017. En la noticia se menciona un artículo publicado en la revista JCAP, pero no aparece el enlace y tampoco se encuentra dicho artículo en la web de la revista. Héctor y Alberto opinan que Nieves ha rescatado una noticia de 2013, sobre el artículo Razieh Pourhasan, Niayesh Afshordi, Robert B. Mann, “Out of the white hole: a holographic origin for the Big Bang,” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 04: 005 (2014), doi: 10.1088/1475-7516/2014/04/005, arXiv:1309.1487 [hep-th]. Sin embargo, en mi opinión, Nieves está hablando del nuevo artículo de estos autores, Natacha Altamirano, …, Niayesh Afshordi, Robert B. Mann, “Cosmological Perturbations in the 5D Holographic Big Bang Model,” arXiv:1703.00954 [astro-ph.CO], que tiene formato de JCAP y apareció en arXiv en marzo; con seguridad ya estará aceptado en JCAP y quizás Nieves ha tenido acceso a esta información vía la página web de embargos de la propia revista.

Dibujo2017117 brane is traveling near the speed of light the star atmosphere 5d arxiv 1703 00954

En cualquier caso, la idea es que nuestro universo 4D (3+1) es un mundo brana en un universo 5D del tipo presentado en el año 2000 por Dvali–Gabadadze–Porrati (DGP). Nuestro universo sería una imagen holográfica (una brana) en un agujero blanco (white hole) tipo Schwarzchild de 5D. En esta métrica la parte 4D se comporta como una solución cosmológica tipo Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker que corresponde a un universo en expansión como el que observamos. Más aún, esta solución resuelve los problemas cosmológicos del horizonte, de la planitud y de los monopolos GUT sin necesidad de recurrir a la inflación. Dibujo2017117 best HBB model angular power spectrum of CMB arxiv 1703 00954

¿Cuál es el origen del fondo cósmico de microondas (CMB) en este modelo holográfico? El origen del agujero blanco es el colapso (pre-big-bang) de una estrella 5D y alrededor de dicha estrella habría una atmósfera térmica, compuesta de un gas de partículas sin masa. ¿Se pueden reproducir las anisotropías térmicas del CMB con el nuevo modelo? Resulta que las perturbaciones de la curvatura en dicha atmósfera serían invariantes de escala. Si el horizonte cósmico de nuestro universo hubiera atravesado el horizonte de sucesos del agujero blanco se observaría dicha atmósfera y, con los ajustes oportunos de los parámetros, se observaría un espectro de anisotropías térmicas muy similar al observado por Planck 2015.

Dibujo20171117 primordial power spectrum as predicted by HBB arxiv 1703 00954

Se observan diferencias entre el nuevo modelo holográfico y el modelo ΛCDM de consenso en el espectro de potencia primordial que desfavorecen el primero a unas 2,7 sigmas. La razón es que no se predice un espectro regido por una ley de potencias; sin embargo, la diferencia no es muy grande y quizás con algunos ajustes pequeños del modelo se pueda lograr un ajuste mucho mejor. En cualquier caso, lo único importante es que se trata de un modelo muy exótico, con algunos problemas (por ejemplo, incumple con la fórmula de Bekenstein–Hawking para la cota superior a la entropía holográfica en ocho órdenes de magnitud), lo que lo convierte en extremadamente especulativo.

En el canadiense Instituto Perimétrico de Física Teórica (Perimeter Institute for Theoretical Physics) siguen arremetiendo contra la inflación y el modelo ΛCDM. Pero se publican tantos artículos con nuevas cosmologías que se ajustan a las observaciones peor que dicho modelo, que en lugar de arremeter contra él más bien parece todo lo contrario.

Dibujo20171117 simulated collision matter ejected by pulsation pair instability supernova ke-jung chen univ minnesota

La supernova que se resiste a morir. La parte del podcast en la que he aprendido más ha sido en la descripción de Carlos González sobre las supernovas II-P y la curiosa supernova iPTF14hls. Te recomiendo encarecidamente escucharle, pues aclara muchos de los conceptos que dejo en el aire en “La impostora de supernova iPTF14hls, una estrella que se resiste a morir”, LCMF, 13 Nov 2017. El artículo discutido es Iair Arcavi, D. Andrew Howell, …, Brian Bue, “Energetic eruptions leading to a peculiar hydrogen-rich explosion of a massive star,” Nature 551: 210–213 (09 Nov 2017), doi:10.1038/nature24030; Stan Woosley, “Astronomy: The star that would not die,” News & Views, Nature 551: 173–174 (09 Nov 2017), doi:10.1038/551173a.

La figura que he seleccionado muestra el choque del material eyectado a baja velocidad al alcanzar el material eyectado a alta velocidad que se ha diluido, según simulaciones por ordenador. Creo que ilustra muy bien la explicación de Carlos González en el podcast. Por cierto, está extraída de Harrison Tasoff, “Bizarre 3-Year-Long Supernova Defies Our Understanding of How Stars Die,” Space.com, 08 Nov 2017.

Y esto es todo. Lo dicho, espero que disfrutes del podcast.


3 Comentarios

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SuzudoSuzudo

Creo que si el lenguaje es suficientemente potente se podrá expresar la realidad con él además de un montón de situaciones no reales. Por ejemplo si resulta que “Andrés tiene un gato en sus brazos” y el lenguaje es bastante potente y puede referirse al concepto “brazos” que corresponda a cosas reales con unas propiedades definidas, y “gato” formas para la propiedad etc… Pues con el lenguaje se podrán decir infinidad de falsedades si tiene esa potencia: “unos brazos sostienen a Andres con brazos de gato” etc Ahí es importante que cuando se llega a la raiz cuadrada de números negativos como posibilidad se introduce los números imaginarios, los negativos e infinidad de herramientas y elementos matemáticos (aqui creo que hace falta crear una aritmética a partir de la disyunción como se creó a partir de la conjunción -sumar, restar, dividir, multiplicar, exponderar, raices, logaritmos etc-) y mejorar las herramientas matemáticas con ello y crear nuevas (y no me refiero a simple cálculo de probabilidades y lógica difusa sino a algo más complejo …)

Se genere lo que se genere, ha de cumplir las reglas y teoremas precedentes todas basadas en axiomas (bueno…) y en estos me refiero ahora al principio de Identidad (A->A) y el de no contradicción ¬(A + ¬A) Que son la definición formal de “verdad” la cual no es alcanzable si se intenta hacer una identidad entre la realidad y un modelo (lo que hace la ciencia) aunque aproximable.. Pero toda la lógica y las matemáticas respetan estos y axiomas y fundamentalmente estos dos axiomas el resto serían más bien definiciones de conceptos y herramientas más que axiomas puros: postulados, definiciones….
Se podría poner el axioma de la existencia de Dios, de los pitufos o lo que fuera (ya lo intentó gödel con lógica modal) pero entonces sería oblgiarla a decir una cosa mientras si se respetan esos dos axiomas como base de todo lo que se fuerza es que el resto respete lo que significan esos axiomas (la definición de verdad y concordancia entre lo que sea “correcto” y lo escrito con el lenguaje matemático) Y se parte de esos axiomas porque eso es lo que se quiere conseguir no que afirme cualquier cosa sino que afirme sea cierto hasta donde se pueda

Es decir que no solo ha de ser potente sino que al ir creciendo la potencia generando nuevas cosas con las que se pueda decir más cosas además contiene las herramientas para controlar la veracidad de lo dicho al menos internamente

La otra cosa es que con un lenguaje natural al querer más precisión necesitamos introducir más conceptos como “Eso es un carro” o “eso es un carro sin una rueda” Mientras que en las matemáticas afinamos con los decimales en lugar de introducir conceptos nuevo para cada afinamiento de una medición. Así se convierte en un lenguaje muy potente

Yo me planteaba si sería necesario crear un sistema simbólico formal con sus reglas sin partir de las de la lógica y las matemáticas como jugar con cuadraditos o algo así para entender leyes físicas (un ejemplo es dibujar los diagramas de feymann que tienen detrás un complejo andamiaje matemático) y luego necesitar o no de las herramientas matemáticas (los diagramas de feymann las necesitan, bueno)Pero claro, si lo que queremos es que se respete los axiomas principio de identidad y principio de no contradicción dado que no queremos falsedades en todo el sistema entonces será compatible y respetará los teoremas creados a partir de esos mismos axiomas y por tanto la lógica y las matemáticas serán parte de lo que hagamos o más bien que lo que hagamos o es una representación de algo traducible a matemáticas u otra herramienta matemática nueva

Por tanto me parece que no solo es que las matemáticas correspondan tan bien con lo que se descubre de la realidad, es que han de corresponder de necesidad o hay fallos y falsedades en alguna parte

No se si hará convencido y/o respondido a la cuestión de porque las matemáticas responden tan bien y corresponden tan bien para expresar las reglas del universo, pero bueno…

SuzudoSuzudo

****
qué tiene esto que ver con las aplicaciones matemáticas de los grupos esporádicos de tipo paria
****

perdona. Y sí tengo necesariamente que contestar. Perdona que no me haya expresado bien

No me refería a eso en concreto me refería a las razones en general de porque las matemáticas están intímamente ligadas a los modelos físicos y funcionan tan bien para ellos

Claro que no contestaba a eso concreto, pero cada edificio matemático por más nuevo y sorprendente que sea íntimanente obedece a los axiomas del principio de identidad y de no contradicción y en cierta forma cada uno es una herramienta nueva de expresar esos axiomas de otras formas con lo que todas han de tener una relación bastante íntima. NO necesariamente esta que se trata sino de otro tipo. Pero con esto es normal y esperable que se den situaciones como esta y se vea relaciones y se entienda por tanto la posición de la nueva herramienta matemática en un gran edificio de todas las matemáticas

Lamento que te pierdas porque te he debido de confundir yo dado que creo que es imposible que tu te pierdas casi en ningún sitio

Tengo motivacieones para todo el soporífero discurso anterior.. 😛 😛 no es exactamente un cuñadismo ¿eh?

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