Podcast CB SyR 282: Agujeros negros en el Sistema Solar, nanoelectrodos, hierro-60 y supernovas, y mucho más

Por Francisco R. Villatoro, el 28 agosto, 2020. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Materia oscura • Nanotecnología • Noticias • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 2

He participado en el episodio 282 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep282: ¿Agujero Negro en el Sistema Solar?; Interfaz Neuronal; Lenguas y Baudios; Fe60 y Restos de Supernova”, 27 ago 2020. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Nanotecnología para electrodos neuronales (min 11:00); La velocidad universal de los idiomas (35:50); Nuestro viaje entre nubes interestelares remanentes de supernova (45:00); Tertulia: Buscando un agujero negro en los confines del sistema solar (1:05:40); Señales de los oyentes (2:17:00). 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».

Ir a descargar el episodio 282.

En la foto, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife, su director Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), y por videoconferencia Sara Robisco Cavite  @SaraRC83, José Edelstein @JoseEdelstein, 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 nos habla de la sensación térmica y de la importancia de la temperatura nocturna para dormir bien. Y pasa el testigo a Sara para que hable de un artículo de Lucas Pérez es @balookas en Twitter sobre el desarrollo de matrices de electrodos para estudiar las sinapsis entre neuronas. Se han fabricado matrices de microelectrodos extracelulares no invasivos de células que son nanoestructurados, flexibles y versátiles cubiertos por matrices de nanocables metálicos para investigar las células del cerebro de una rata in vitro. En concreto, matrices de nanohilos (nanowires) verticales de oro (Au) o níquel (Ni) sobre sustratos de Au. El Au es biocompatible, mientras que el Ni tiene mayor robustez y mejores propiedades mecánicas. El espesor óptimo del sustrato de Au era de 1 µm (espesor mínimo para lograr deformaciones con un radio de curvatura de hasta 0.3 mm).

A pesar de que los nanohilos de oro se comportan mejor desde el punto de vista eléctrico, los resultados indican que los nanohilos de níquel aumentan la supervivencia celular, estimulan la diferenciación neuronal y reducen el daño sobre las células gliales. El artículo es Ana Domínguez‐Bajo, …, Lucas Pérez, …, María Teresa González, «Interfacing Neurons with Nanostructured Electrodes Modulates Synaptic Circuit Features,» Advanced Biosystems (06 Aug 2020), doi: https://doi.org/10.1002/adbi.202000117.

Sara también destaca un artículo sobre la transferencia de información al hablar en diferentes idiomas. Los italianos tienen fama de hablar mucho más rápido que los alemanes, logrando hasta nueve sílabas por segundo cuando estos últimos solo alcanzan cinco a seis. Sin embargo, por minuto los italianos y los alemanes transmiten la misma cantidad de información, sin importar lo rápido o lento que hablen, aproximadamente 39 bits por segundo (como el doble de la velocidad del código Morse). Los científicos analizaron la densidad de información en textos escritos en 17 idiomas; el japonés, con solo 643 sílabas, tiene una densidad de información de unos 5 bits por sílaba, mientras que el inglés, con sus 6949 sílabas, alcanza poco más de 7 bits por sílaba. El vietnamita, con su complejo sistema de seis tonos (cada uno de los cuales puede diferenciar aún más una sílaba), encabezó las listas con 8 bits por sílaba.

Durante 3 años reclutaron y grabaron a 10 hablantes, cinco hombres y cinco mujeres, de 14 de sus 17 idiomas (usaron grabaciones anteriores para los otros tres idiomas). Cada participante leyó en voz alta 15 pasajes idénticos que habían sido traducidos a su lengua materna. La sorpresa fue que no importa cuán rápido o lento, cuán simple o complejo, cada idioma logra una tasa de 39 ± 5 bits por segundo. En comparación, el primer módem de computadora del mundo (que salió a la luz en 1959) tenía una tasa de transferencia de 110 bits por segundo, y la conexión a Internet doméstica promedio hoy tiene una tasa de transferencia de 100 megabits por segundo (o 100 millones de bits). Se sospecha que la causa podría ser la tasa de transferencia de información que permite nuestro sistema nervioso central; algunas investigaciones previas en neurociencia apoyan esta idea, pero aún falta apoyo a esta hipótesis.

El artículo es Christophe Coupé, Yoon Mi Oh, …, François Pellegrino, «Different languages, similar encoding efficiency: Comparable information rates across the human communicative niche,» Science Advances 5: eaaw2594 (04 Sep 2019), doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw2594; más información divulgativa en Catherine Matacic, «A new study of 17 languages —including Vietnamese— suggests humans have a set rate of information transfer in speech. Human speech may have a universal transmission rate: 39 bits per second,» News, Science (04 Sep 2019), doi: http://doi.org/10.1126/science.aaz3886.

Nos comenta Héctor un artículo sobre el isótopo más pesado del hierro (Fe-60) como indicador una supernova cercana hace unos millones de años. En testigos de roca extraídas del fondo del Océano Índico (a unos ~4.2 km de profundidad a ~1000 km al suroeste de Australia) por la expedición Eltanin (ELT) muestran un exceso de Fe-60 (puntos rojos marcados ELT arriba a la derecha en esta figura); en concreto 19 átomos de ⁶⁰Fe sobre un fondo esperado de 3.6 átomos entre hace 2 y 3 millones de años. Como el Fe-60 tiene una vida media de unos 2.6 millones de años, su origen no puede ser el material que dio lugar a los cuerpos del Sistema Solar. Así se interpreta como una señal de una supernova cercana (quizás el Sistema Solar atravesó los restos de esta supernova).

Héctor nos cuenta cómo ha disfrutado del artículo, A. Wallner, J. Feige, …, S. G. Tims, «⁶⁰Fe deposition during the late Pleistocene and the Holocene echoes past supernova activity,» PNAS (24 Aug 2020), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1916769117; por cierto, hay otros artículos que apoyan la hipótesis de la supernova, pues también se ha encontrado un exceso de este isótopo del hierro en rocas de la Luna y en meteoritos, L. Fimiani, D. L. Cook, …, G. Rugel, «Interstellar ⁶⁰Fe on the Surface of the Moon,» Phys. Rev. Lett. 116: 151104 (13 Apr 2016), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.151104; más información divulgativa en Michael Schirber, «Supernova Footprint on the Moon,» APS Physics 9: s41 (13 Apr 2016) [link].

Se incorpora a la tertulia José Edelstein para hablar de la posibilidad de que el planeta 9 (o planeta X) de Batygin y Brown sea un agujero negro primordial; recuerda que dicho hipotético planeta tiene que tener una masa entre 5 y 10 masas terrestres y encontrarse a una enorme distancia (unas 500 unidades astronómicas). Ya hablamos de esta posibilidad en el episodio 235 (LCMF, 04 oct 2019) al hilo del preprint en arXiv de Jakub Scholtz, James Unwin, «What if Planet 9 is a Primordial Black Hole?» arXiv:1909.11090 [hep-ph] (24 Sep 2019), que ahora se publica en PRL como Jakub Scholtz, James Unwin, «What If Planet 9 Is a Primordial Black Hole?» Phys. Rev. Lett. 125: 051103 (29 Jul 2020), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.051103; más información divulgativa en Christopher Crockett, «Could Planet Nine Be a Black Hole?» Physics 13: s97 (29 Jul 2020), https://physics.aps.org/articles/v13/s97.

La propuesta original ha generado mucho eco entre los expertos, llegando hasta el mismísimo gurú de la teoría de cuerdas Edward Witten, «Searching for a Black Hole in the Outer Solar System,» arXiv:2004.14192 [astro-ph.EP] (29 Apr 2020). Jose nos cuenta que se ha interesado por este tema por lo que implica en cuanto a avances en tecnologías experimentales; obviamente a día de hoy es muy especulativo que exista un agujero negro muy pequeño en nuestro entorno cercano, pero lo curioso es que no disponemos de tecnologías capaces de detectarlo si existiera.

La idea de Witten es mandar una flotilla de pequeñas naves hacia la región del cielo donde se puede encontrar la órbita del agujero negro «planeta 9». Estas sondas nos enviarían señales y las que pasaran cerca del agujero negro presentarían un retraso medible (del orden de decenas de microsegundos). Así la flotilla de naves permitiría determinar la localización en el espacio de este agujero negro. Comenta Jose que contactó con Witten tras la publicación de su artículo criticando su propuesta, quien le dijo que unos días más tarde Abby Loeb publicaría un artículo también criticando dicha idea. El «planeta 9» no está en el vacío y el efecto de otros planetas y del medio interplanetario sería una componente de ruido mayor que la señal, así que sería imposible aplicar la idea de Witten en la práctica. El artículo es Slava G. Turyshev, …, Abraham Loeb, …, Edward Witten, S. Pete Worden, «Exploration of the outer solar system with fast and small sailcraft,» arXiv:2005.12336 [astro-ph.IM] (25 May 2020). Por cierto, Jose cita el trabajo de Witten en su artículo Jose D. Edelstein, Robert B. Mann, …, Alejandro Vilar López, «Small free field inflation in higher curvature gravity,» arXiv:2007.07651 [hep-th] (15 Jul 2020).

Para buscar agujeros negros pequeños en el entorno del Sistema Solar nos propone Loeb en su artículo con Amir Siraj, Abraham Loeb, «Searching for Black Holes in the Outer Solar System with LSST,» The Astrophysical Journal Letters 898: L4 (16 Jul 2020), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/aba119, arXiv:2005.12280 [astro-ph.HE] (25 May 2020), el uso del Observatorio Vera Rubin (antes llamado LSST, por Large Synoptic Survey Telescope, traducido como Gran Telescopio para Sondeos Sinópticos). Cuenta Héctor que este telescopio abrirá la era de la astronomía temporal; como puede observar todo el cielo cada pocos días y permitirá estudiar cómo varía a dicha escala temporal. Ello facilitará la búsqueda de nuevos cuerpos en el cinturón de Kuiper y también el hipotétito planeta 9.

Finalmente pasamos a señales de los oyentes: Cristina Hernandez García​ pregunta «¿pero el objeto que los haya pastoreado aún ha de permanecer en el sistema solar o puede que haya estado de paso?»; contesta Héctor que para pastorear varios objetos del cinturón de Kuiper el «pastor» tiene que estar allí durante mucho tiempo. Oscar Jiménez Alfaro pregunta «​¿Qué beneficio tendría usar (el agujero negro «planeta 9″) como medio de propulsión, en lugar de usar otro cuerpo mas grande como Júpiter?»; contesta Héctor que lo único relevante en las asistencias gravitacionales es la masa (así que es mejor usar Júpiter).

Exospace​ pregunta «Ese agujero negro, ¿podría afectar a suficientes rayos cósmicos para que pudiera ser visto un exceso de rayos cósmicos procedentes de una zona del cielo?»; se le contesta que no, su efecto sería muy pequeño pues su área eficaz es tan pequeña que la colisión con rayos cósmicos es despreciable. Sergi Hernandez pregunta «¿​Se podría utilizar el fondo de neutrinos, para ver agujeros negros?»; contesto que no, pues tampoco podemos usar el fondo cósmico de microondas (hay como 10¹⁰ veces más fotones que neutrinos en el universo), pues los agujeros negros son cuerpos muy pequeños (y solo podemos ver efectos a la escala de los supercúmulos galácticos).

Francisco Oldani Olano​ pregunta «Para ese planeta 9 … en algún sitio he leído sobre la posibilidad que el sistema solar fuera un sistema binario, es decir, tendríamos una estrella compañera. ¿Es verosímil?»; contesta Héctor que no es verosímil y recuerda a la estrella de Scholz que pasó por la nube de Oort y se comentó en el episodio 281. Guillermo Santana Padrón pregunta «​¿podría haber un agujero negro dentro de una estrella de neutrones? Por eso de que la densidad aumenta hacia el centro»; contestamos Jose y yo que no es imposible, pero que es muy improbable la captura de un agujero negro de muy baja masa por una estrella de neutrones; además, ignoramos cuál es la ecuación de estado en el centro de las estrellas de neutrones, pero no parece razonables pensar que haya agujeros negros en su interior.

Y nada más, ¡qué disfrutes del podcast!



2 Comentarios

  1. Como siempre, un podcast maravilloso.

    Es el primer episodio en el que tuve la oportunidad de ver en directo 🙂

    Gracias,Francis. Me ha gustado mucho su intervención aclarando los detalles del artículo de Witten.

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