Podcast CB SyR 267: Materia oscura, agujeros negros, cosmología y dinosaurios

Por Francisco R. Villatoro, el 15 mayo, 2020. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Física • Materia oscura • Noticias • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 4

He participado en el episodio 267 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep267: Materia Oscura; Agujero Negro; Estrellas de Neutrones; Cosmología Alternativa; Dinosaurios”, 14 may 2020. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Podcasts de ciencia (min 6:00); Descubrimiento de un agujero negro interesante (18:00); Estrellas de neutrones de rayos X (47:00); ANTARES y su búsqueda de materia oscura (1:09:00); Nuevo modelo de materia oscura (1:33:00); Desintegración de materia oscura resuelve la discrepancia de H0 (1:45:00); ¿Cazaban junots los dinosaurios? (1:59:00); Rebote cosmológico anterior a la inflación (2:17:00); Descontaminando de velos para las futuras observaciones cosmológicas (2:43:45); Señales de los oyentes (2:56:00). 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 del Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife con el Área de Investigación y la UC3 del Instituto de Astrofísica de Canarias».

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En la foto, todos por videoconferencia, Héctor Socas Navarro  @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), Beatriz Ruiz Granados @cmbearg, Sara Robisco Cavite  @SaraRC83, Alberto Aparici @cienciabrujula, Carlos González Fernández  @carlosgnfd, Fran, y Francis Villatoro  @emulenews.

Tras la presentación, Héctor felicita al podcast Desde el Sur: Explorando el Cosmos de Ricardo Sánchez por hablar alcanzado la cifra de 500 programas (todo un récord en la podcastfera científica). Además vuelve la tercera temporada de Catástrofe Ultravioleta, que nos presenta el propio Javier Peláez @Irreductible.

Nos cuenta Carlos que se ha observado el agujero negro más cercano, en un sistema estelar triple que es visible a simple vista en la constelación del Telescopio (en el Hemisferio Sur y una noche clara que permita alcanzar una magnitud 5). Las dos estrellas del sistema HR 6819, a unos 1000 años luz de la Tierra, muestran un comportamiento extraño según las observaciones del espectrógrafo FEROS, en el telescopio de 2.2 metros de La Silla. Todo indica que falta masa, es decir, un tercer objeto que no es visible. Si la estrella observada, de tipo B3 III, tiene unas cinco masas solares, el tercer objeto tiene unas 4.5 masas solares, luego tiene que ser un agujero negro de masa estelar, sin disco de acreción de materia.

Este nuevo agujero apunta a uno anterior, LB-1, que también se interpreta como un agujero negro de unas 70 masas solares en un sistema binario con una estrella de tipo B3. Este segundo agujero negro fue muy polémico porque no es fácil explicar cómo se formó con tanta masa en el cúmulo globular en el que se encuentra con su estrella. El descubrimiento de HR 6819 apunta a que la estrella que acompaña a LB-1 no es una única estrella, sino que son dos estrellas, con lo que la masa del agujero negro sería mucho más baja. Los autores del nuevo artículo prometen un futuro artículo discutiendo en detalle esta posibilidad.

De hecho, en nuestra Galaxia tiene que haber cientos de millones de agujeros negros de masa estelar. Y muchos de ellos estarán en sistemas binarios, acompañando a dos estrellas como HR 6819 y LB-1. El artículo es Th. Rivinius, D. Baade, …, R. Klement, «A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary,» Astronomy & Astrophysics 637: L3 (2020), doi: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038020; más información en «Un instrumento de ESO detecta el agujero negro más cercano a la Tierra. El objeto invisible tiene dos estrellas compañeras visibles a ojo desnudo», ESO, 06 may 2020.

Se ha logrado observar la superficie de una estrella de neutrones. Para se ha usado el instrumento NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) de la NASA, instalado en la ISS (International Space Station) en 2017, que observa en rayos X soft (de baja energía). Dos grupos han encontrado manchas en la superficie de la estrella de neutrones que no están en los polos del campo magnético y que tienen formas alargadas, similares a una media luna.

Los artículos son T. E. Riley, A. L. Watts, …, T. E. Strohmayer, «A NICER View of PSR J0030+0451: Millisecond Pulsar Parameter Estimation,» The Astrophysical Journal Letters 887: L21 (12 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab481c, arXiv:1912.05702 [astro-ph.HE] (12 Dec 2019); M. C. Miller, F. K. Lamb, …, Y. Soong, «PSR J0030+0451 Mass and Radius from NICER Data and Implications for the Properties of Neutron Star Matter,» The Astrophysical Journal Letters 887: L24 (12 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab50c5, arXiv:1912.05705 [astro-ph.HE] (12 Dec 2019); Reality Beyond Matter, «Breaking: Astronomers map a neutron star’s surface for the first time,» Physics-Astronomy.com, 09 May 2020.

Nos habla Alberto de la búsqueda indirecta de materia oscura en el centro galáctico usando el telescopio de neutrinos ANTARES. No se ha observado ninguna partícula y se han obtenido límites de exclusión mejores que los de IceCube, aunque tan buenos como los de los telescopios de rayos gamma (VERITAS, Fermi, HESS). Nos cuenta Alberto muy bien cómo se detecta en ANTARES con luz Cherenkov de neutrinos que atraviesan la Tierra desde el polo Sur hacia el polo Norte, así puede ver de forma clara los neutrinos originados en el centro de la galaxia; en IceCube en el Polo Sur detecta con preferencias neutrinos que atraviesan la Tierra desde el Polo Norte, luego no puede ver de forma fácil el centro de la galaxia. Así el límite de exclusión de ANTARES es mucho mejor que el de IceCube.

Como comento y ratifica Alberto, habrá que estar al tanto de un futuro artículo conjunto de ANTARES y IceCube sobre este tema. El artículo es The ANTARES Collaboration, «Search for dark matter towards the Galactic Centre with 11 years of ANTARES data,» Physics Letters B 805: 135439 (10 Jun 2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.physletb.2020.135439, arXiv:1912.05296 [astro-ph.HE] (11 Dec 2019); «El experimento ANTARES publica sus resultados de 11 años de búsqueda de la materia oscura», IFIC, 11 may 2020.

Comento que se ha propuesto un nuevo tipo de materia fermiónica de baja masa (en el rango MeV) y cómo podría ser detectada en futuros detectores directos. La señal predicha requiere una precisión en las medidas de la energía de retroceso de los átomos del material de detección más allá de lo que se alcanza en la actualidad. Así que esta propuesta teórica tendrá que esperar al menos una década para ser verificada. El artículo es Jeff A. Dror, Gilly Elor, and Robert McGehee, «Directly Detecting Signals from Absorption of Fermionic Dark Matter,» Phys. Rev. Lett. 124: 181301 (04 May 2020), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.181301, arXiv:1905.12635 [hep-ph] (29 May 2019); más información Glenn Roberts Jr., «Study: Could dark matter be hiding in existing data?» Phys.org, 05 May 2020.

Nos habla Héctor de un artículo de Loeb que propone explicar la tensión o problema de la constante de Hubble mediante la desintegración de la materia oscura. Como nos cuenta Bea, la propuesta es similar a los modelos que cambian la energía oscura para resolver este problema, pero cambiando la materia oscura. Una idea curiosa y sugerente, según la cual hoy en día habría menos materia oscura masiva que en durante la recombinación (cuando se produjo el fondo cósmico de microondas).

La idea de Loeb es que la partícula de materia oscura se desintegra en otra partícula de materia oscura de mucho menor masa y un fotón; así la masa total de la materia oscura decae conforme el universo se expande. El artículo es Kyriakos Vattis, Savvas M. Koushiappas, Abraham Loeb, «Dark matter decaying in the late Universe can relieve the H0 tension,» Phys. Rev. D 99: 121302 (10 Jun 2019), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.121302, arXiv:1903.06220 [astro-ph.CO] (14 Mar 2019).

Nos habla Sara sobre el modo de caza supuesto de los dinosaurios Deinonychus antirrhopus. Se suponía que podían cazar en grupo. Un análisis por radiocronología de muestras de dientes de una cría y de un adulto de estos dinosaurios parece indicar que su alimentación era diferente. Así se supone que los adultos no alimentaban a las crías, luego no cazaban en grupos coordinados. En mi opinión los indicios son muy flojos, pero es lo que hay en paleoecología.

El artículo es J. A. Frederickson, M. H. Engel, R. L. Cifelli, «Ontogenetic dietary shifts in Deinonychus antirrhopus (Theropoda; Dromaeosauridae): Insights into the ecology and social behavior of raptorial dinosaurs through stable isotope analysis,» Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 552: 109780 (15 Aug 2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109780; más información divulgativa Natalie Johnson, «‘Jurassic Park’ got it wrong: UWO research indicates raptors don’t hunt in packs,» UW Oshkosh Today, 06 May 2020.

Nos habla Bea de un artículo sobre las anomalías en el fondo cósmico de microondas debidas a un rebote cósmico anterior a la inflación. El artículo presenta un análisis estadístico pobre para estudiar una señal anómala en los datos del Telescopio Espacial Planck de la ESA que según la Colaboración Planck son fluctuaciones estadísticas de origen instrumental, sin significado físico. Por ello el artículo es bastante flojo en sus conclusiones. El artículo es Ivan Agullo, Dimitrios Kranas, V. Sreenath, «Anomalies in the CMB from a cosmic bounce,» arXiv:2005.01796 [astro-ph.CO] (04 May 2020).

Bea nos cuenta que se han comparado en la región que explora BICEP2 dos mapas obtenidos por el telescopio espacial Planck, en concreto, los mapas Commander y NILC. Se ha realizado la comparación en polarización Q y U, porque muestra mejor las diferencias, que en E y B; hay que recordar que la transformación de Q/U a E/B es fuertemente no lineal, lo que penaliza los errores. Según el nuevo artículo en los mapas Q y U se ve mejor el ruido debido a los contaminantes galácticos; así la limpieza de los mapas debería ser en los parámetros Q y U, en lugar de en los mapas E y B.

Le pregunta a Bea si la Colaboración Planck está reanalizando los mapas para estimar con mejores métodos el velo galáctico y me contesta que así es, aunque no sabe si están usando ideas de este último trabajo. El artículo es Hao Liu, James Creswell, Pavel Naselsky, «Comparison of the Planck 2018 CMB polarization maps in the BICEP2/Keck region,» arXiv:2005.03170 [astro-ph.CO] (06 May 2020).

Pasamos a Señales de los Oyentes. Preguntan por el caso Otín y vuelvo a repetir la opinión que ya ofrecí en un podcast anterior; cometió fraude, y punto. Preguntan por la forma de las estrellas que rotan muy rápido. Carlos contesta que muchas estrellas, como las Be, estrellas muy calientes en sus fases iniciales que son especiales (de ahí la «e» del nombre) giran tan rápido que tienen un cinturón en el ecuador debido a la rotación y una forma de elipsoide.

Preguntan cuál es la razón última de que los electrones ocupen espacio en los átomos en forma de orbitales; y por qué los orbitales tienen la forma que tienen. Contesta Alberto y luego yo apunto a que la forma de los orbitales es la de los armónicos esféricos, que aparecen en las vibraciones tridimensionales de cualquier objeto aproximadamente esférico. Finalmente, preguntan cuántos píxeles tienen los mapas de Planck; contesto que se estima en unos 50 millones de píxeles (si no recuerdo mal). Y finaliza el programa con varios anuncios de actividades científico-culturales, como la iniciativa de Ciencia Visión para hoy 15 de marzo, una zarzuela sobre Jocelyn Bell #Astrochotis (será a las 20:30 en este canal de YouTube). 



4 Comentarios

  1. Si el universo nació de una fluctuación cuántica debió hacerlo en un tiempo infinitamente corto como para que se colara esa colosal energía? Ese tiempo y esa energía están calculados?

    1. No, Lonco, no podemos calcularlo sin una teoría cuántica de la gravedad. Una teoría cuasiclásica de la gravedad sugiere que la fluctuación tuvo una duración del orden del tiempo de Planck y una energía del orden de la energía de Planck, pero hay propuestas subplanckianas y superplanckianas. Todas estas propuestas son especulaciones que deben ser tomadas como una señal de que no tenemos ni idea de la física preinflacionaria. En rigor solo podemos hablar con seguridad de la física tras el primer nanosegundo; todo lo anterior son especulaciones.

      1. Primera vez que escucho el CB. es un programa maravilloso lo mejor que he visto con grandes panelistas y variedad de temas etc etc y quisiera saber dónde puedo encontrar los programas por la red YouTube .

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