Podcast CB S&R 224: Cosmología, campos camaleones, y otras noticias lunares

Por Francisco R. Villatoro, el 19 julio, 2019. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Colaboración externa • Física • Noticias • Physics • Recomendación • Relatividad • Science

He participado en el episodio 224 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep224: Alunizaje; Estrella de Tabby: ¿Exolunas?; Explicaciones Naturales para ‘Oumuamua; El Campo Camaleón”, 11 jul 2019. “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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En la foto, arriba, Francis Villatoro @emulenews, y abajo, Carlos Westendorp @cwestend, Marian Martínez @79ronja, y Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak). 

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Tras la presentación, Héctor nos comenta que al final del programa se incluirá el audio del turno de preguntas de la charla de Daniel Marín en el Museo que dirige Héctor sobre la llegada del hombre a la Luna (en dicha ocasión también intervino Eva Villaver, autora de “Las mil caras de la Luna”). Confieso que ya he escuchado el audio completo de la charla y, como siempre, Daniel no defrauda. Luego hablamos del último artículo sobre ‘Oumuamua como objeto interestelar natural con propiedades esperadas. El artículo reivindica que se trata de un objeto natural y que sus características son las esperadas para un objeto de este tipo. Este objeto de color rojizo fue observado por primera vez por PanSTARRS1; se espera que LSST (Large Synoptic Survey Telescope) a partir de 2022 descubra uno de estos objetos cada año.

Por cierto, que el brillo oscilara en un factor de 10 se debe interpretar como una forma con un tamaño 6:1 en lugar de 10:1 cuando se tiene en cuenta el rango de ángulos de fase (19–27◦). El artículo aclara que la aceleración anómala casi seguro tuvo como origen la emisión de polvo durante el paso cerca del Sol, pero que no pudimos observarlo porque descubrimos el objeto una vez se alejaba del Sistema Solar. Para los interesados en los detalles, el artículo es The ‘Oumuamua ISSI Team, “The Natural History of ‘Oumuamua,” Nature Astronomy 3: 594–602 (01 Jul 2019), doi: 10.1038/s41550-019-0816-xarXiv:1907.01910 [astro-ph.EP] (03 Jul 2019).

Se ha publicado un artículo con la primera explicación plausible que explica todos los comportamientos exóticos de la estrella de Tabby (KIC 8462852). Se supone que existe un supuesto perturbador (una estrella cercana o un agujero negro cercano) a Tabby que perturba su sistemas planetario; y un exoplaneta gigante con exolunas que siente dicha perturbación. El exoplaneta pierde alguna de sus lunas, que se ponen a orbitar a la estrella y que luego se van rompiendo poco a poco en pedazos. Así se forma un anillo de polvo con una órbita muy elíptica que explica el comportamiento secular; los dips (caídas de brillo profundas) se explican por la pérdida de polvo de la exoluna que va acompañada de una especie de cola de polvo como un cometa. 

Se han desarrollado muchas hipótesis pero ninguna es tan completa (comenta Héctor), aunque Carlos y Marian deja claro que falta la estrella compañera (ya que no se han observado variaciones en la velocidad radial). Así que esta hipótesis es plausible, pero muy improbable. Habrá que esperar a futuras observaciones y/o hipótesis para tenerlo cada vez más claro. El artículo tiene un título que no parece relacionado con Tabby, Miguel Martinez, Nicholas C. Stone, Brian D. Metzger, “Orphaned Exomoons: Tidal Detachment and Evaporation Following an Exoplanet-Star Collision,” MNRAS (enviado), arXiv:1906.08788 [astro-ph.SR] (20 Jun 2019).

Marian nos comenta un artículo sobre la interacción de las eyecciones de masa coronal (CME) del Sol sobre el planeta Venus (que no tiene campo magnético). La sonda Venus Express observó el impacto de una CME muy fuerte contra Venus en noviembre de 2011. Resulta que el propio viento solar (que es continuo) protege a la atmósfera de Venus del viento solar más intenso durante las CME. Nos cuenta Marian que el viento solar tiene campo magnético e induce una capa límite alrededor de Venus que actúa como barrera; dicha capa actúa como protección del planeta para CME fuertes. El artículo es Qi Xu, Xiaojun Xu, …, Tielong Zhang, “Observations of the Venus Dramatic Response to an Extremely Strong Interplanetary Coronal Mass Ejection,” The Astrophysical Journal 876: 84 (07 May 2019), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab14e1.

Finalmente, antes del audio de la charla de Daniel Marín, hablo un poco de campos camaleón (Chameleon fields). La acción (lagrangiano) de Einstein es igual al escalar de curvatura R; una generalización sencilla es sustituirla por una función del escalar de curvatura f(R) = R + α2 R2 + α3 R3 + ···, para que se preserven las predicciones de Einstein. El problema de esta idea es que es equivalente, bajo un gauge adecuado, a una teoría tensor-escalar, es decir, a la teoría de Einstein más un campo escalar φ con un potencial V(φ) que depende de f(·); dicho campo escalar actuaría de forma efectiva como un «quinta fuerza». Los experimentos de laboratorio de tipo Eöt–Wash limitan la masa inferior de este campo a m(φ) > 1 meV. Con una masa tan grande, una teoría f(R) deja de ser útil para ayudar a resolver problemas cosmológicos, como el problema de la constante cosmológica, y además descarta estas teorías porque suponen una modificación incompatible con las observaciones cosmológicas y astrofísicas.

Una solución es transformar el campo escalar φ en un campo camaleón, es decir, cuya masa varía según la densidad energética del entorno. En regiones muy vacías del cosmos, la masa del campo es muy pequeña, y en regiones muy densas, como la superficie terrestre donde se realiza el experimento, la masa del campo es muy grande, O(1) meV. Así, se evitan los problemas que descartan las teorías  f(R), que ya se pueden usar para tratar de resolver problemas cosmológicos. Pero, ¿cómo afectan estas teorías tensor-escalares a la formación de las grandes estructuras del universo? Se ha usado la simulación IllustrisTNG  (The Next Generation) para verificar que cambian poco las predicciones (distribución a gran escala (web cósmica) de las galaxias y sus propiedades más características). Eso sí, aparecen pequeñas desviaciones en la parte externa de los discos galácticos, pero aún es pronto para saber qué implicaciones tienen sobre la validez de las teorías f(R).

El artículo con las nuevas simulaciones cosmológicas es Christian Arnold, Matteo Leo, Baojiu Li, “Realistic simulations of galaxy formation in f(R) modified gravity,” Nature Astronomy (08 Jul 2019), doi: 10.1038/s41550-019-0823-yarXiv:1907.02977 [astro-ph.CO] (05 Jul 2019). Más información sobre campos camaleón y teorías f(R) en Philippe Brax, …, Anne-Christine Davis, Douglas J. Shaw, “f(R) Gravity and Chameleon Theories,” Phys. Rev. D 78: 104021 (2008), doi: 10.1103/PhysRevD.78.104021arXiv:0806.3415 [astro-ph]. A nivel divulgativo John Timmer, “Alternative theory of gravity makes a nearly testable prediction. A massive simulation done with a “chameleon” theory of gravity,” Ars Technica, 14 Jul 2019; Monica Young, “Is Dark Energy a Chameleon?” Sky & Telescope, 24 Aug 2015.

¡Espero que hayas disfrutado del podcast!



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