Podcast CB S&R 142: Popurrí de noticias

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He participado en el episodio 142 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Excitonium; Magnetismo en Agujeros Negros; Lucy, Patroclus y Meonetius; El Quásar más Lejano”, 21 Dic 2017. “La tertulia semanal ha repasado las últimas noticias de la actualidad científica.”

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En la foto, abajo, Carlos Westendorp , Marian Martínez @79ronja, Javier Licandro @JavierLicandro, y Héctor Vives-Arias @DarkSapiens, y, arriba, Francis Villatoro @emulenews (por videoconferencia desde Málaga). “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”.

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El programa se grabó el jueves 14 de diciembre. Se inicia el programa con una buena noticia, la próxima publicación de un artículo de nuestroscoffeebreakers sobre la estrella Tabby. Luego se discute nuestras predicciones para la noticia del día, que se anunciará tras finalizar el programa. El uso de una inteligencia artificial de Google para analizar los datos del telescopio espacial Kepler había desvelado… Un sistema de ocho exoplanetas alrededor de la estrella de tipo solar Kepler-90, que está en la Constelación del Dragón (Draco) a 2545 años luz de distancia. Kepler-90i es una supertierra (1,3 veces mayor que la Tierra) que orbita su estrella cada 14,4 días y ha sido descubierto gracias a una inteligencia artificial de Google. Junto con el resto de exoplanetas de este sistema estelar se desvela que su estructura es similar a nuestro Sistema Solar, con exoplanetas rocosos cerca de su estrella y gaseosos lejos de ello.

Dibujo20171214 exciton condensate and momentum dependence of the soft plasmon mode in TiSe2 science aam6432

Un nuevo estado de la materia, el excitonium. El diseleniuro de titanio (TiSe2) es un semimetal con gap indirecto; el máximo de la banda de valencia coincide con el mínimo de la banda de conducción, aunque separados en momento. En la banda de conducción de propagan cuasipartículas de tipo electrón y en la de valencia cuasipartículas de tipo hueco; estas cuasipartículas tienen carga opuesta y una masa efectiva muy pequeña (diferente entre ellas, pues la masa efectiva mide la curvatura del mínimo/máximo en las bandas de conducción/valencia). Los excitones son cuasipartículas de tipo bosón que están formadas por dos cuasipartículas, una tipo electrón y la otra tipo hueco, ligadas por la fuerza de Coulomb (como electrón y protón en un átomo de hidrógeno); la energía de enlace es muy pequeña, del orden de 0,01 eV (cien veces más pequeña que en un átomo). El excitonio (excitonium) es el nombre que recibe el condensado de Bose-Einstein de excitones; como estos bosones tienen una masa muy baja, se puede alcanzar este estado a alta temperatura (con átomos se requieren microkelvin). El excitonio en el TiSe2 tiene una temperatura crítica de 190 K.

Dibujo20171214 normal-state M-EELS spectra spectra near Tc science aam6432

El excitonio fue predicho en 1968, pero su observación experimental ha exigido el desarrollo de técnicas espectroscópicas de alta resolución. La razón es que hay que diferenciar la transición al excitonio de la transición de Peierls; ambas tienen modos fonónicos de energía cero, pero solo el excitonio tiene un modo plasmónico de energía cero. La técnica usada en el nuevo artículo se llama M-EELS (Momentum‐resolved Electron Energy‐Loss Spectroscopy). Sin entrar en detalles técnicos, esta técnica (cuyo desarrollo ha requerido unos cinco años) ha sido clave para la observación del excitonio. Futuros estudios independientes tienen que confirmar la observación. Supongo que no tardarán en llegar.

¿Para qué sirve el excitonio? Por ahora no tiene ningún aplicación práctica concebible; su uso en investigación básica es lo más relevante, ya que permite estudiar en laboratorio condensados de Bose-Einstein a grandes temperaturas (en lugar de en ultrafrío). El artículo es Anshul Kogar, Melinda S. Rak, …, Peter Abbamonte, “Signatures of exciton condensation in a transition metal dichalcogenide,” Science 358: 1314-1317 (08 Dec 2017), doi: 10.1126/science.aam6432, arXiv:1611.04217 [cond-mat.str-el]; la predicción teórica es de Bert I. Halperin, Thomas M. Rice, “Possible Anomalies at a Semimetal-Semiconductor Transistion,” Rev. Mod. Phys. 40: 755 (1968), doi: 10.1103/RevModPhys.40.755; más información divulgativa en John Baez, “Excitonium,” Azimuth, 10 Dec 2017.

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La misión Lucy de la NASA para estudiar los asteroides troyanos. Lucy es una misión tipo Discovery (las más baratas) de la NASA (con un coste inferior a 500 millones de dólares). Lucy estudiará seis asteroides troyanos, que orbitan a Júpiter en los puntos de Lagrange L4 y L5. La sonda despegará en octubre de 2021 y en abril de 2025 pasará por el asteroide DonaldJohnson (1981 EQ5), un asteroide del cinturón principal de tipo C. En agosto de 2027 pasará por el primer troyano del grupo L4, Eurybates, otro asteroide de tipo C, y en septiembre de 2027 visitará Polymele (1999 WB2), un asteroide de tipo P. En abril y noviembre de 2028 se acercará a Leucus (1997 TS25) y a Orus (1999 VQ10), respectivamente, dos asteroides de tipo D. Luego Lucy se dirigirá hacia la órbita de la Tierra y en marzo de 2033 sobrevolará el asteroide binario de tipo P Patroclus/Menoetius (por eso en realidad visitará siete asteroides), dos asteroides troyanos del grupo L5. Finalizará así su misión primaria de doce años.

Más información en Daniel Marín, “Las nuevas misiones Discovery de la NASA: Lucy y Psyche”, Eureka, 05 Ene 2017. Página web de Lucy en la NASA.

Dibujo20171214 Carbon-rich dust in comet 67P COSIMA Rosetta mnras stx2640

El carbono en el cometa “Chury” (67P/Churyumov-Gerasimenko). Se publican las medidas de la sonda Rosetta sobre la composición del polvo cometario analizado por el instrumento COSIMA (COmetary Secondary Ion Mass Analyzer). Este espectrómetro de masas basado en tiempo de vuelo ha analizado partículas de polvo con tamaños entre 50 μm y un 1 mm, recolectadas durante unos dos años. El cociente carbono/silicio (C/Si) es de 5,5 ± 1,4 (en promedio), cercano al valor del Sistema Solar y comparable al valor medido en el cometa 1P/Halley. Los datos de COSIMA indican que las partículas de polvo de 67P son materia orgánica en un 45% y minerales en el 55% restante. Se considera que es representativo del disco protoplanetario original en el que se formaron los planetas del Sistema Solar. Por supuesto, esta hipótesis tendrá que ser confirmada con futuros estudios. El artículo es Anaïs Bardyn, Donia Baklouti, …, Martin Hilchenbach, “Carbon-rich dust in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko measured by COSIMA/Rosetta,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 469: S712–S722 (2017), doi: 10.1093/mnras/stx2640.

Dibujo20171214 v404 cygni binary black hole iac es prensa

Magnetismo débil de un agujero negro. El instrumento CIRCE instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC) del Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Islas Canarias) ha observado V404 Cygni. El primer agujero negro observado desde la Tierra muestra un campo magnético de 461 ± 12 gauss en la corona de su disco de acreción; este valor es sorprendente porque es unas 400 veces menor de lo predicho por la teoría. No se sabe la razón, pero su estudio futuro ayudará a comprender mejor cómo funciona el magnetismo de los agujeros negros. El artículo es Yigit Dallilar, Stephen S. Eikenberry, …, Ata Sarajedini, “A precise measurement of the magnetic field in the corona of the black hole binary V404 Cygni,” Science 358: 1299-1302 (08 Dec 2017), doi: 10.1126/science.aan0249. Más información divulgativa en “El magnetismo de los agujeros negros es sorprendentemente débil”, IAC Divulgación, 07 Dic 2017.

Dibujo20171208 Photometry and near-infrared spectrum of the quasar J1342 0928 nature25180 El agujero negro supermasivo (cuásar) más lejano observado. El artículo es Eduardo Bañados, Bram P. Venemans, …, Jan Martin Winters, “An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5,” Nature (06 Dec 2017), doi: 10.1038/nature25180 [AAP SciAm]. Más información divulgativa en Charles Q. Choi, “Oldest Supermassive Black Hole Found from Universe’s Infancy,” Scientific American, 06 Dec 2017; Daniel Mediavilla, “El agujero negro más antiguo del universo”, Materia, El País, 07 Dic 2017; y en este blog, “El agujero negro supermasivo más lejano observado hasta ahora,” LCMF, 08 Dic 2017.

Y finaliza el programa deseando felices fiestas a todos los oyentes.


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