He participado en el episodio 270 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Ep270: Bariones Perdidos; Espuma Cuántica; Space X; Pasta Nuclear”, 04 jun 2020. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Space X, primera empresa en llevar astronautas al espacio con su Crew Dragon (min 6:00), Los misteriosos FRBs ayudan a resolver el problema de la materia perdida (39:40); Galaxia colisional anular en el Universo joven (1:22:45); Espacio-tiempo cuántico: Probando teorías de espuma cuántica (1:39:00); La extraña materia que compone las enanas blancas y estrellas de neutrones (2:20:00); Señales de los oyentes (2:43:30). 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».
Ir a descargar el episodio 270 en iVoox.
En la foto, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife, Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), su director, y, por videoconferencia, Ángel López-Sánchez @El_Lobo_Rayado, Alberto Aparici @cienciabrujula, Carlos González Fernández @carlosgnfd, y Francis Villatoro @emulenews.
El vídeo de YouTube estará disponible completo durante unos días y luego será recortado, pues Coffee Break: Señal y Ruido es un podcast, no un canal de YouTube.
Tras la presentación, Héctor habla de la noticia de la semana, quizás del año, entre «astrotrastornados», la empresa privada, Space X, lleva dos astronautas a la ISS. En mi opinión, desde un punto de vista científica no hay nada que contar. Así que en la tertulia hablamos de cosas colaterales, de poco interés para «cientófilos». Nos lo contó de forma estupenda Daniel Marín, «Primer lanzamiento tripulado de la Crew Dragon de SpaceX (misión DM-2)», Eureka, 31 may 2020, y «Acoplamiento de la Crew Dragon ‘Endeavour’ con la ISS», Eureka, 01 jun 2020.
Nos introduce Héctor la nueva noticia sobre la masa bariónica perdida y su posible observación usando ASKAP. El problema de observar la web cósmica y resolver el problema los bariones perdidos son el mismo problema. Nos introduce Ángel lo que se puede observar de la web cósmica (hidrógeno intergaláctico) usando radiotelescopios como ASKAP (en Australia). Recomiendo mi pieza «Hacia la solución al problema de los bariones perdidos usando ráfagas rápidas de radio (FRBs)», LCMF, 31 may 2020. Más información en Rami Mandow, «We found it! Fast Radio Bursts shed light on missing matter,» Space Australia, 28 May 2020.
Nos cuenta Ángel, con apoyo de Carlos, que se ha observado una galaxia gigante (similar a la Vía Láctea) con un enorme anillo en el Universo temprano («un anillo para dominarlos a todos»). Los modelos teóricos de formación galáctica predicen la observación de muchas galaxias de este tipo, sin embargo, esta es la primera. Así que lo más relevante de este nuevo trabajo es que, por alguna razón desconocida, hay menos colisiones entre galaxias en el universo temprano de las esperadas.
El artículo es Tiantian Yuan, Ahmed Elagali, …, Sarah M. Sweet, «A giant galaxy in the young Universe with a massive ring,» Nature Astronomy (25 May 2020), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-020-1102-7, arXiv:2005.11880 [astro-ph.GA] (25 May 2020); más información en Ronald J. Buta, «A ring in the distant Universe,» Nature Astronomy (25 May 2020), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-020-1119-y.
Nos habla Alberto de una pieza que ha publicado en La Razón sobre el uso de los cuásares para acotar las propiedades cuánticas del espacio-tiempo (la espuma cuántica propuesta por Wheeler). Las fluctuaciones cuánticas del espaciotiempo a la escala de Planck afectan a la propagación de un fotón. Así se pueden usar GRBs para estimar la relación dispersión de un fotón a la escala de Planck. También se pueden usar cuásares.
El nuevo artículo usa los datos de EXPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) del VLT (Very Large Telescope) para deducir una nueva cota superior a estas fluctuaciones. Se mide la anchura de la línea de absorción del Fe II producida por las nubes de gas a un desplazamiento al rojo de z ≃ 2.34 (una distancia comóvil de ≃5.8 Gpc). Así se estima el crecimiento de las fluctuaciones en energía como σE/E = (E/EP)α, donde EP ≃ 1.22 × 10²⁸ eV es la energía de Planck. Se limita α ≤ 0.634, que se compara con los modelos de caminos aleatorios para estas fluctuaciones (α = 0.5).
Hay cotas mejores obtenidas con GRBs, lo que no quita que el artículo sea interesante, Ryan Cooke, Louise Welsh, …, Max Pettini, «A limit on Planck-scale froth with ESPRESSO,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 494: 4884-4890 (06 May 2020), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/staa440, arXiv:2001.06016 [astro-ph.CO] (16 Jan 2020). El artículo de Alberto Aparici, «Espuma cuántica y cuásares: cómo usar el universo para estudiar lo más pequeño», La Razón, 22 may 2020.
Nos habla Alberto de la pasta nuclear en el interior de las estrellas de neutrones (en color azul) y enanas blancas (en color amarillo). Las enanas blancas son estables por la presión de degeneración de los electrones gracias al principio de exclusión de Pauli; su núcleo es un cristal de iones con un gas de electrones degenerado (que sostiene a la enana blanca en contra de la gravitación). El manto también está formado por un gas de electrones degenerado pero acompañado de un líquido de iones.
Las estrellas de neutrones tienen un núcleo de materia nuclear cuya termodinámica detallada aún no conocemos. Está rodeado de una fase de pasta nuclear, una corteza interior rica en neutrones, una corteza exterior con un cristal de Coulomb y un océano con iones líquidos. La capa de pasta nuclear tiene diferentes tipos de fases.
Esta figura ilustra las fases predichas por las simulaciones de dinámica molecular para la pasta nuclear. Arriba, de izquierda a derecha, los gnocchi (una distribución de formas granulares), al lado los spaghetti (una distribución de estructuras alargadas), los waffles y la lasagna (capas planas paralelas); abajo, de izquierda a derecha defectos, antispaghetti y antignocchi.
Artículos que merece la pena leer son M. E. Caplan, C. J. Horowitz, «Colloquium: Astromaterial science and nuclear pasta,» Rev. Mod. Phys. 89: 041002 (23 Oct 2017), doi: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.89.041002; Masa-aki Hashimoto, Hironori Seki, Masami Yamada, «Shape of Nuclei in the Crust of Neutron Star,» Progress of Theoretical Physics, Volume 71: 320-326 (1984), doi: https://doi.org/10.1143/PTP.71.320. Recomiendo el podcast de Alberto Aparici, «Pasta nuclear: espaguetis, ñoquis y lasaña dentro de una estrella de neutrones,» Aparici en Órbita s02e34 (22 may 2020) [iVoox].
Y pasamos a preguntas de los oyentes. Doy la turra con el coronavirus (su masa, tamaño, densidad, su comportamiento en microgotas de saliva y lo importante que es el uso de mascarillas y del distanciamiento social). Alberto aprovecha para recomendar varios podcasts sobre historia (en Spotify Podcasts): Roma, Egipto, Persia, Bajo Imperio Romano, Japón y Bizancio. Y finaliza Héctor hablando de tecnomarcadores y prometiendo una sorpresa en un futuro episodio.
Hola Francis, lo primero enhorabuena por tu labor.
Aún siendo interesante conocer el tamaño de los virus, su densidad se determina con métodos alternativos más sencillo que las técnicas que propones. Con alguna variación, gradientes de densidad por (ultra)centrifugación….flotabilidad. Posteriormente se estudia la infectividad, o la presencia de proteínas virales, en las distintas fracciones de densidad conocida. Ventajas: disponer de una centrífuga en un P3 entra dentro de lo esperable, exquisito control del gradiente de densidad, mides poblaciones de virus, en algún momento puedes inactivar los virus y podrás sacarlos del P3….. que puedas o no hacer esto último depende del centro donde trabajes.
Entre otros factores la densidad es muy dependiente del tipo de lípidos y de sus proporciones en la «envoltura», y de los completos lipoproteícos con los que se suelen asociar, incluidas apolipoproteínas y lipoproteínas (que van desde alta densidad a muy baja densidad). Por estos motivos la densidad de un virus que aisles de distintas fuentes (esputo, sangre o cultivo celular…etc) puede ser distinta, y está densidad puede asociarse con la infectividad.
Un saludo
Hola Francis.
Te escribo aquí aunque es referente a otro asunto.
Soy físico y gran seguidor tuyo desde hace tiempo.
Tengo una duda importante respecto a la expansión del universo y el efecto sobre el corrimiento al rojo.
En otra entrada tuya mencionas que el aumento de la longitud de onda de los fotones que provienen de lugares lejanos, no se debe a un efecto dopler típico sino al estiramiento que sufren porque el espacio se estira durante su viaje. Bien, es una explicación muy razonable.
Mi duda surge por el hecho de que no encuentro una explicación clara de a dónde va la energía de los fotones. Los fotones tienen una energía en origen que es proporcional a su frecuencia o lo que es lo mismo, inversamente proporcional a su longitud de onda. Pero cuando los observamos ahora, después de miles de millones de años viajando, los percibimos con una longitud de onda, varios órdenes de magnitud mayor. Por lo que han perdido casi toda su energía. La pregunta es: ¿A dónde ha ido a parar esa energía?
Yo he interpretado durante un tiempo que esa pérdida de energía se podría explicar porque es cedida al campo gravitatorio. Al principio la intensidad del campo era muy fuerte, mientras que ahora es muy débil. Así que han tenido que salir de un campo gravitatorio muy intenso y eso les hace perder energía. Como no pueden perder velocidad, entonces pierden frecuencia.
Pero si el universo continúa expandiéndose más y más, seguirá el proceso de alargamiento de los fotones. Sin embargo el campo gravitatorio ya no va a cambiar demasiado.
¿Me puedes ayudar con esto?
Muchas gracias
Rafael
Buena pregunta Rafael:
Como físico sabrá que una cantidad conservada (bajo ciertos procesos físicos particulares) existe como consecuencia de la existencia de una simetría de la acción (teorema de Noether).
La ley de la conservación de la energía se cumple en sistemas físicos cuya acción es invariante ante traslaciones en el tiempo. En el caso de un universo en expansión, la energía no se conserva porque un universo en expansión no posee dicha simetría; mas precisamente, no existe un vector de Killing global tipo tiempo para el universo de de Sitter.
De hecho su pregunta está resuelta con todo detalle en la siguiente entrada: https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2015/12/19/ask-ethan-when-a-photon-gets-redshifted-where-does-the-energy-go/#f7f3cce4891b
Saludos.
Hola Rafael, además de la, como siempre, excelente aportación de Ramiro, sobre este tema probablemente encuentres interesante leer en La web de Física:
https://forum.lawebdefisica.com/forum/el-aula/relatividad-y-cosmolog%C3%ADa/342979-p%C3%A9rdida-de-energ%C3%ADa-de-los-fotones-por-la-expansi%C3%B3n-del-universo
Saludos.
Hola. Una curiosidad respecto a los comentarios anteriores.
¿Existe algún lugar en el universo, donde no este curvado, ni por la gravedad ni por la expansión?
Supongo que la respuesta es que NO, aunque habrán lugares donde la gravedad compensa la expansión y parecerá que no están presentes.
¿Sería ese un espacio recto?
¿Sería ese un punto de referencia?
Un saludo y gracias.
Luis, el universo a escala cosmológica es plano; solo está curvado a escala local, alrededor de los lugares donde hay energía (normalmente en forma de masa). Lejos de los cuerpos masivos el universo es plano incluso a pequeñas escalas.
Francis.
Ha vale, gracias.
Tenía la idea de que la expansión provocaba una curvatura inversa ha la gravedad, que era como su opuesto.
Bien Gracias.