Podcast CB SyR 302: Ganimedes, ‘Oumuamua, quiralidad, ciclo solar y Neptuno

Por Francisco R. Villatoro, el 15 enero, 2021. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Noticias • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 5

He participado en el episodio 302 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep302: Ganimedes; ‘Oumuamua; Monoquiralidad; Ciclo Solar; Neptuno», 14 ene 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: La señal de Ganimedes (min 6:00); La tormenta de Neptuno (46:00); ‘Oumuamua (54:00); Tortugas prehistóricas (1:40:00); Predicción del nuevo ciclo solar (1:57:00); ¿Por qué todo el ADN de la Tierra tiene la misma orientación? (2:14:00); Señales de los oyentes (2:32:00). 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 302.

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, Marian Martínez @79ronja, Ángel López-Sánchez @El_Lobo_Rayado, Héctor Vives-Arias @DarkSapiens, 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 de Héctor hablamos de una señal de radio de Ganimedes (que no Ganímedes) al hilo de un hilo en Twitter de Héctor Vives @DarkSapiens: «La mayor parte de la especulación con alienígenas ha venido por titulares que informaban de una «señal de radio FM». Esto es falso y viene de una confusión sencilla: se detectó en un rango de frecuencias que es el que usamos para las emisoras FM ( 87.5–108 MHz). No obstante, «FM» significa «frecuencia modulada» que consiste en modificar la frecuencia de la onda de radio para que esas modificaciones contengan información. Contrapuesto al «AM», donde para mandar información se modifica la amplitud de la onda. Por tanto decir «FM» podría implicar una intencionalidad de transmitir datos con esa señal de radio, cuando no es esto lo que está ocurriendo. Simplemente es un rango de frecuencias de radio que nosotros usamos para eso. El caso es que decir «señal de radio FM» solo porque es en esas frecuencias es como decir «se detectan señales de humo» con un incendio, o «se descubren minas de lápiz prehistóricas» al dar con un yacimiento de grafito. ¡No es lo mismo en absoluto!»

Héctor Vives nos cuenta que «Júpiter tiene un poderoso campo magnético que atrapa y acelera partículas que salen de sus lunas, haciendo que emitan ondas electromagnéticas. Pueden detectarse desde Tierra. La novedad es que Juno ha medido in situ estos electrones. Las partículas cargadas que arrastra el campo magnético de Júpiter al pasar por sus lunas viajan dando vueltas a lo largo de las líneas de campo, hasta llegar a los polos del gigante gaseoso. Allí producen auroras que observamos en ultravioleta. De hecho en las auroras de Júpiter hay varios puntos brillantes que corresponden a los lugares donde partículas procedentes de sus grandes lunas están chocando con su atmósfera. Uno de ellos es el de Ganímedes. La sonda Juno orbita Júpiter en una órbita polar, y lo que ha ocurrido es que cruzó el camino que siguen electrones que proceden de Ganímedes hasta llegar a esa región brillante de la aurora de Júpiter. Y Juno tiene la capacidad de medir tanto ondas de radio como el campo magnético y la densidad de electrones de la región en la que se encuentra. Así que esta detección es noticia porque ahora puede observarse todo a la vez, de forma directa. Además, Ganímedes es tan grande (más que Mercurio) que tiene un núcleo de hierro y campo magnético propio, así que la interacción con el campo de Júpiter es más compleja e influye en cuántos electrones circulan y con qué aceleraciones. ¡Es importante estudiarlo!»

Por cierto, la señal observada tiene una frecuencia alrededor de 6.5 MHz (46.1 metros, luego una onda decamétrica), que está muy por debajo de los 87.5 MHz (o muy por encima de los 3.42 metros) a los que empieza la banda FM de radio comercial. El artículo científico es C. Louis, P. Louarn, …, J. Szalay, «Ganymede-Induced Decametric Radio Emission: In Situ Observations and Measurements by Juno,» Geophysical Research Letters 47: e2020GL090021 (28 Oct 2020), doi: https://doi.org/10.1029/2020GL090021 [preprint PDF]; también recomiendo J. R. Szalay, F. Allegrini, …, R. J. Wilson, «Alfvénic Acceleration Sustains Ganymede’s Footprint Tail Aurora,» Geophysical Research Letters 47: e2019GL086527 (16 Feb 2020), doi: https://doi.org/10.1029/2019GL086527 [preprint PDF], sobre las ondas Alfvén como mecanismo de aceleración de los electrones en Ganimedes.

Una tormenta oscura en Neptuno (que el Hubble observó como una mancha negra en septiembre de 2018) se movía hacia el ecuador del planeta y cambió su dirección en un giro en U hacia el norte; así logró evitar que por el efecto Coriolis se debilite y se desintegre en el ecuador. La razón parece ser que ha emitido un vórtice más pequeño, según las observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA, que parece haber sido destruido. Este cambio de dirección en el movimiento del vórtice se detectó en agosto de 2020. Este comportamiento atmosférico ha sido sorprendente para muchos expertos, que no saben si se volverá a repetir (como predicen las simulaciones por ordenador).

Las tormentas oscuras en Neptuno son uno de los misterio. Suelen estar acompañadas de nubes brillantes, sin embargo, durante el viaje hacia el sur estas nubes brillantes desaparecieron apariencia oscura de la tormenta puede deberse a una capa elevada de nubes oscuras y podría estar informando a los astrónomos sobre la estructura vertical de la tormenta. Como comenta Héctor Vives tenemos muy pocas imágenes actuales de Neptuno, pues el Hubble lo observa una vez al año solamente (obteniendo varias imágenes). Y no hay misiones previstas a Neptuno en las próximas décadas (como pronto llegaremos en la década de los 2040). Más información en Lynn Jenner, «Dark Storm on Neptune Reverses Direction, Possibly Shedding a Fragment,» NASA News, 15 Dec 2020; Kasandra Brabaw, «A dark storm on Neptune has reversed direction and scientists can’t explain why,» Space.com, Dec 2020.

Héctor nos destaca que el gran Avi Loeb (Univ. Harvard, EEUU) ha escrito un libro sobre ‘Oumuamua titulado «Extraterrestrial,» HMH Books (2021) [eBook]. Según Miguel Santander @MiguSant (doctor en astrofísica, astrónomo real, divulgador y autor de libros de ciencia ficción) afirma que «el libro no es tan malo». Mucha gente se está haciendo eco de dicho libro, por ejemplo, José Manuel Nieves, «Avi Loeb insiste: Oumuamua era una nave extraterrestre,» ABC, 07 ene 2021. La hipótesis extraterrestre se puede descartar por innecesaria, ya que todo lo que sabemos sobre ‘Oumuamua tiene explicación si es un asteroide interestelar (aunque no todo está apoyado por observaciones, pues tenemos muy pocas). Un buen resumen de lo que sabemos sobre este asteroide/cometa interestelar de Sean Raymond, «‘Oumuamua: was it aliens? (spoiler: no),» PlanetPlanet, 01 Jul 2019.

Menciona Héctor que es muy improbable que el primer objeto interestelar que observemos sea un objeto artificial extraterrestre en lugar de un objeto natural. Nos comenta que el propio Loeb ha escrito un artículo criticando que la señal BLC1 sea artificial (con origen Proxima b), en concreto, Amir Siraj, Abraham Loeb, «The Copernican Principle Rules Out BLC1 as a Technological Radio Signal from the Alpha Centauri System,» arXiv:2101.04118 [physics.pop-ph] (11 Jan 2021). Dicho argumento se aplica también a Omuamua y apoya que su origen es natural (como no he leído el libro de Loeb no sé si presentará dicho argumento, pero debería haberlo hecho).

Nos cuenta Sara que se ha descubierto una tortuga gigante que habitaba durante el Eoceno en lo que ahora es Bélgica. En 1909, el famoso paleontólogo Louis Dollo identificó dos nuevas especies de tortugas gigantes de caparazón blando, Trionyx erquelinnensis y Trionyx levalensis, pero había dudas sobre esta clasificación. Adán Pérez-García del Grupo de Biología Evolutiva, Facultad de Ciencias, UNED, junto a Thierry Smith del Real Instituto Belga de Ciencias Naturales, publican en la revista Geobios una nueva clasificación de estas tortugas. Gracias a su restauración reciente y las técnicas modernas de análisis se considera que ambas tortugas son de la especie Axestemys vittata (que es habitual en Norteamérica). Así obtiene la primera prueba de que el género Axestemys llegó a Europa en el Eoceno.

El artículo es Adán Pérez-García, Thierry Smith, «Systematics and diversity of the giant soft-shelled turtles (Cryptodira, Trionychidae) from the earliest Eocene of Belgium,» Geobios, 02 Dec 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.geobios.2020.07.006; más información en UNED, «Descrita una nueva tortuga gigante europea de caparazón blando de hace 55 millones de años,» Agencia SINC, 11 ene 2021.

Nos cuenta Marian un artículo sobre las predicciones estadísticas para el nuevo ciclo solar (el número 25) a partir de los anteriores (se conocen 24 ciclos). La nueva predicción afirma que será un ciclo muy intenso, a diferencia de otras predicciones que apuntan hacia un ciclo débil, similar al 24. Nos comenta Marian que el artículo es muy especulativo y que no le convence. Esta figura muestra la nueva predicción en verde, a la derecha en la figura, comparada con la predicción de los modelos matemáticos más convencionales del ciclo solar en morado y la banda gris con la predicción estadística más sencilla. Lo buena de estas predicciones es que en menos de un lustro saldremos de dudas.

El artículo es Scott W. McIntosh, Sandra Chapman, …, Nicholas W. Watkins, «Overlapping Magnetic Activity Cycles and the Sunspot Number: Forecasting Sunspot Cycle 25 Amplitude,» Solar Physics 295: 163 (24 Nov 2020), doi: https://doi.org/10.1007/s11207-020-01723-y, arXiv:2006.15263 [astro-ph.SR] (27 Jun 2020). Por cierto, se ha hecho eco de la predicción José Manuel Nieves, «Avisan de que el nuevo ciclo solar será de los más intensos desde que se tienen registros,» ABC, 14 dic 2020.

Un nuevo artículo ofrece una nueva explicación a la homoquiralidad en biología basada en la quiralidad de los rayos cósmicos. En biología es bien conocido que los aminoácidos (que forman las proteínas) y los carbohidratos (azúcares) son quirales; tanto el ADN como el ARN están formados por nucleótidos que son quirales. En la Naturaleza y en la biosíntesis química en laboratorio aparecen estas moléculas con ambas quiralidades; más aún, la versión con quiralidad opuesta a la común en los seres vivos suele ser tóxica. Se ignora el por qué todos los seres vivos en la Tierra, quizás hasta el ancestro primordial LUCA, prefieren una quiralidad concreta. Martin Gardner en su libro «Izquierda y derecha en el Cosmos» (1964) propuso que la razón podría ser cósmica, la violación de la paridad en la interacción débil; pero aún no está claro si la pequeña preferencia que implica se puede amplificar de alguna forma para dominar en el reino de la vida.

Los rayos cósmicos son una de las fuentes de mutaciones en el ADN y en el ARN de los seres vivos. Los protones de los rayos cósmicos chocan contra la atmósfera y producen una lluvia de piones que se desintegran en muones por la interacción débil; así están polarizados (tienen una quiralidad preferente). El nuevo artículo en The Astrophysical Journal Letters propone que estos muones producen más mutaciones en el D-ADN (y en el D-ARN en la época prebiótica) que en el L-ADN (y L-ARN). Así, habría cierta preferencia por esta quiralidad en biología, ya que una mayor tasa de mutaciones implica una mayor capacidad de adaptación al medio por selección natural. Comentamos en el podcast que el efecto es minúsculo y que no está claro cómo se amplifica para que pueda explicar la homoquiralidad.

El artículo es Noemie Globus, Roger D. Blandford, «The Chiral Puzzle of Life,» The Astrophysical Journal Letters 895: L11 (20 May 2020), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab8dc6, arXiv:2002.12138 [q-bio.OT] (23 Feb 2020). Más información divulgativa en Charlie Wood, «Cosmic Rays May Explain Life’s Bias for Right-Handed DNA,» Quanta Magazine, 29 Jun 2020.

Y pasamos a señales de los oyentesCuan Tin pregunta: «¿La paradoja del momento angular del sistema solar consiste en que los planetas tienen el 97% del momento angular total y solo el 1% de la masa total del sistema?» Comentamos que ninguno conoce dicha paradoja, pero Marian comenta que puede estar asociada a que el Sol ha ido perdiendo momento angular por frenado magnético; Héctor Vives comenta que el disco protoplanetario también ha ido perdiendo masa conforme se formaban los planetas. Lo que parece claro es que el momento angular del Sol es más pequeño que el de los planetas porque el radio de giro de los planetas es tan grande que compensa la diferencia de masa.

Pregunta Cebra: «¿Sube y baja el sistema solar del plano galáctico?» Contesta Héctor que así es por la dinámica oscilatoria inducida por la interacción gravitacional del Sol con el entorno estelar en el que se encuentra.

Jaume Lorente pregunta: «¿Las fuerzas nucleares fuerte/débil realmente son de corto alcance? El resto de fuerzas son de alcance infinito. Siempre he escuchado que las nucleares solo afectan a distancias atómicas». Contesto que la gran diferencia entre estas interacciones es la masa de los portadores (bosones gauge) que implica una fuerza efectiva de tipo exp(−m r)/r² en lugar de la famosa ley 1/r² para el electromagnetismo y la gravitación; esta última es debido a que el fotón y el gravitón son partículas sin masa. La interacción débil está mediada por los bosones vectoriales W y Z que tienen una masa enorme (80 GeV/c² y 91 GeV/c²), luego su alcance es muy corto (unos 10–17 m, mucho menos que las distancias atómicas y nucleares).

La interacción fuerte está mediada por los gluones, que son bosones sin masa. No es una fuerza de alcance infinito porque los gluones no son partículas libres y siempre se observan formando parte de los hadrones. El confinamiento introduce una escala de energía, el llamado «salto de masa», cuya explicación será premiada con un millón de dólares del Premio Clay; esta escala de energía equivale a una masa efectiva para los gluones revestidos del vacío del campo fuerte. Así, el alcance de la interacción fuerte también es muy corto (unos 10–15 m, o un fermi, 1 fm, el tamaño típico de un protón o un neutrón).

Cristina Hernández García​ pregunta: «¿y el predecir los ciclos solares por la variación de los campos magnéticos de los polos geográficos del mismo como quedó? ¿No se proponía un método que predecía normal o mayor actividad?» Contesta Héctor que aún no se sabe cómo influye la dinamo solar en los ciclos solares; pero que las predicciones de consenso para el ciclo solar (que predicen que el ciclo 25 será más intenso que el ciclo 24) se basan en dicha información (modelos simplificados de la dinamo), pero que no cree que sean muy fiables en el estado del arte actual.

¡Qué disfrutes del podcast!



5 Comentarios

  1. Si hay efecto en el ADN y en el ARN de los seres vivos. Se puede afirmar que habrá un efecto en las plantas y la materia en si. De otra parte el envejecimiento sería causada por los rayos cósmicos. Y podríamos esperar que después de millones de años los delfines mutados estarían sentados en las aulas universitarias.

  2. -Sobre el tema de Omuamua, me quedo con el comentario de Francis «Ni él mismo Loeb se lo cree».
    -El tema de la homoquiralidad en bioquímica fue fascinante. Rescato el apunte de Francis sobre los rayos X «Los biólogos creen que LUCA ya poseía una bioquímica quiral».

    Gracias por sus intervenciones, Francis.

  3. Entre tanta publicación de calidad y tanto entendimiento que tienen en su cabeza. ¿les quedara algo de tiempo para su vida personal?.
    Es solo curiosidad, felicitaciones por su trabajo.

    1. Miguel, otro ejemplo de la famosa línea de 3.5 keV (también llamada exceso entre 2.0-9.0 keV), en este caso en estrellas de neutrones. Hay muchas maneras de explicar esta línea, siendo la materia oscura y los axiones una posibilidad, pero que el origen astrofísico no sea obvio no significa que no haya explicaciones astrofísicas más razonables (https://arxiv.org/abs/1710.04784; https://arxiv.org/abs/1411.1758; https://arxiv.org/abs/1512.01239; https://arxiv.org/abs/1405.7943; https://arxiv.org/abs/1507.04619; etc.).

      Para los lectores que no sepan a qué se refiere Miguel, se trata del artículo «Axion Emission Can Explain a New Hard X-Ray Excess from Nearby Isolated Neutron Stars» https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.021102 / https://arxiv.org/abs/1910.04164; en concreto, «Se sospecha de axiones tras el exceso de rayos X en Los 7 Magníficos» https://www.europapress.es/ciencia/astronomia/noticia-sospecha-axiones-exceso-rayos-magnificos-20210118120509.html, a partir de la nota de prensa «X-Rays Surrounding ‘Magnificent 7’ May Be Traces of Sought-After Particle» https://newscenter.lbl.gov/2021/01/15/study-x-rays-surrounding-magnificent-7-may-be-traces-of-sought-after-particle/ .

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