Podcast CB SyR 313: Lenguaje en neandertales, nuevo anfiteatro romano, más ‘Oumuamua y sobre la materia bariónica perdida

Por Francisco R. Villatoro, el 2 abril, 2021. Categoría(s): Astronomía • Ciencia • Noticias • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 3

He participado en el episodio 313 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep313: Neandertal; ‘Oumuamua; Anfiteatro Romano; Materia Bariónica Perdida», 01 abr 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Biodegradar el plástico (min 8:00); ¿Tenían lenguaje los neandertales? (18:00); Descubierto un gran anfiteatro romano en Turquía (56:00); ‘Oumuamua, la respuesta de Loeb (1:21:00); Materia bariónica perdida y gravedades alternativas (1:54:00); Señales de los oyentes (2:28:00).  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 313.

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, María Ribes Lafoz @Neferchitty, Alberto Aparici @CienciaBrujula, y Francis Villatoro @emulenews.

El vídeo de YouTube de la grabación en directo incluye algunos trocitos que no se emiten y un chat del que se extraen las preguntas de la sección Señales de los Oyentes. Recuerda que Coffee Break: Señal y Ruido es un podcast, no un canal de YouTube.

Fuente: Nature (2021) https://www.nature.com/articles/s41559-021-01391-6 ; imagen insertada de Elena Santos y Mercedes Conde.

Tras la presentación, Héctor nos presenta un audio con la respuesta de J.M. Mulet a una de sus preguntas en el episodio anterior; la pregunta era sobre las bacterias que degradan plásticos, así como de los plásticos biodegradables y biosintéticos; Mulet no le ve futuro a estas biotecnologías. Aprovecho para hacer un comentario sobre biología sintética en biotecnología.

Héctor le pasa el testigo a Sara para que nos hable de si los neandertales hablan. Parece que sí, ya que los neandertales y los homo sapiens podrían tener capacidades fonéticas parecidas ya que sus sistemas auditivas tienen un rango de frecuencia muy similar. La figura de arriba compara el rango de frecuencias entre los Homo heidelbergensis de la Sima de los Huesos (rojo), Homo neanderthalensis (gris) y Homo sapiens (azul). Así lo indica la reconstrucción tridimensional de su oído externo y medio realizada por investigadores españoles de la Cátedra de Otoacústica Evolutiva y Paleoantropología de HM Hospitales y la Universidad de Alcalá (UAH), liderados por Mercedes Conde Valverde.

Se han presentado las primeras evidencias paleontológicas claras de la existencia de lenguaje fuera de nuestra especie. Se publica en la revista Nature Ecology & Evolution que los neandertales tenían las mismas capacidades auditivas relacionadas con el lenguaje que nuestra propia especie, la primera prueba paleontológica sólida de que también tenían lenguaje. Se han estudiado cinco ejemplares neandertales y otros nueve individuos procedentes del yacimiento de la Sima de los Huesos, en la Sierra de Atapuerca (Burgos). Pero como comenta Alberto, hay que separar los sistemas de fonación y auditivo de la capacidad de hablar; el lenguaje es la capacidad de comunicación y requiere ciertas partes blandas del cuerpo que no se preservan en los fósiles. Así que el problema sigue abierto.

Nos comenta María que el lenguaje requiere rección y ligamiento, es decir, una teoría sintáctica, lo que apunta hacia las ideas de Chomsky sobre el origen innato del lenguaje. Y entre una cosa y la otra acabamos desbarrando un poco, sobre el lenguaje animal y sobre otros temas; yo menciono un artículo publicado en Nature ayer sobre la recopilación de objetos por parte de humanos en el interior de Sudáfrica, que se supone que tuvo que tener algún significado simbólico relacionado con el lenguaje.

El artículo es Mercedes Conde-Valverde, …, Eudald Carbonell, Juan Luis Arsuaga, «Neanderthals and Homo sapiens had similar auditory and speech capacities,» Nature Ecology & Evolution (01 Mar 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41559-021-01391-6; más información en «Los neandertales pudieron oír y hablar como nosotros», Agencia SINC, 01 Mar 2021. El artículo en Nature ayer es Jayne Wilkins, Benjamin J. Schoville, …, Amy Hatton, «Innovative Homo sapiens behaviours 105,000 years ago in a wetter Kalahari,» Nature (31 Mar 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03419-0; y Pamela R. Willoughby, «Early humans far from the South African coast collected unusual objects,» Nature (31 Mar 2021), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00795-5.

Fuente: Pen News. Photo by Sedat Akkurnaz.

Nos cuenta María que se ha descubierto un anfiteatro romano completo en Turquía. Había constancia de su existencia por la cultura oral (viajeros del siglo XIX) y se ha realizado un búsqueda sistemática que ha tenido éxito: hay un anfiteatro en Mastaura, al oeste de Turquía, del periodo severiano, a comienzos del siglo III e.c. Su tamaño mediano es de unos 100 metros de diámetro en su lado más largo y unos 14 metros de altura en sus muros externos; se estima que cabrían unos 20 000 espectadores.

Aprovechan Alberto, María y Sara para hablar de romanos, más allá del anfiteatro. Su conocimiento sobre estos temas excede el mío, así que os recomiendo escuchar el podcast al respecto. La noticia ha aparecido en muchos medios, por ejemplo, Amparo Soria, «Encuentran un nuevo anfiteatro romano oculto por la vegetación durante 1.800 años», Levante (EMV), 25 mar 2021; «Vista aérea del anfiteatro del siglo III d.C. descubierto en Turquía. Sedat Akkurnaz», El Español, 24 mar 2021; Michael Havis, «Roman arena discovered in Turkey is ‘just like Rome’s Colosseum’ and would have hosted gladiator fights in front of a crowd of 20,000 people 1,800 years ago,» Daily Mail, 23 Mar 2021; en otras.

Nos cuenta Héctor que Amir Siraj y Abraham Loeb publican una crítica a la hipótesis de que ‘Oumuamua es un bloque de nitrógeno. Estiman que la densidad de cuerpos en el cinturón de Kuiper necesario para explicar que algún fragmento puede acabar en nuestro Sistema Solar debe sumar una masa que ronda la de una estrella, lo que descarta esta hipótesis. Un cuertpo con un tamaño de 45 m × 44 m × 7.5 m hecho de nitrógeno (N₂) debe tener una masa m = 2.4 × 10¹¹ g. Los cuerpos transneptunianos, como Plutón y Tritón, tienen nitrógeno en una capa de unos pocos kilómetros bajo su superficie, luego solo ∼ 0.5 % de su masa es nitrógeno.

Como nos aclara Héctor, el artículo criticado de Alan P. Jackson y Steven J. Desch tiene un análisis mucho más profundo del asunto; allí se estima que basta una masa de pocas masas terrestres, muy inferior a la estimación de Siraj y Loeb de una masa solar. Héctor se ha carteado con Desch sobre su desacuerdo con Loeb; según Desch el problema es que Loeb selecciona los parámetros que necesita en su cálculo para exagerar la cantidad de mas necesaria. Sin embargo, los cálculos de Desch y Jackson exploran un amplio rango de parámetros, comprobando que hay una probabilidad razonable de que sean muy diferentes a las estimaciones de Loeb.

En resumen, desde mi punto de vista es mucho más razonable un trabajo de más de 50 páginas que discute en detalle la propuesta de que ‘Oumuamua está formado por nitrógeno, que un brevísimo artículo de solo 2 páginas refutando dicha propuesta con un cálculo de servilleta. El artículo es Amir Siraj, Abraham Loeb, «The Mass Budget Necessary to Explain `Oumuamua as a Nitrogen Iceberg,» arXiv:2103.14032 [astro-ph.EP] (25 Mar 2021).

Se han publicado nuevos resultados sobre la materia bariónica perdida (missing matter). Un primer artículo propone una nueva técnica basada en el uso de las fluctuaciones angulares en el corrimiento al rojo (ARF, por Angular Redshift Fluctuations) de las galaxias promediadas por la densidad; la ARF es una buena medida de las velocidades peculiares de las galaxias (sobre el fondo del flujo de Hubble). Se muestra que es una medida tomográfica simple y robusta para los campos de densidad y velocidad cósmica. En un segundo artículo se usa para estudiar el efecto cinemático Sunyaev–Zel’dovich (efecto kSZ) para el gas intergaláctico entre z =0 y z=5. Recuerda que el efecto kSZ es la colisión de un fotón del fondo cósmico de microondas (CMB) con un electrón libre en el gas intergaláctico que cambia su energía y dirección (scattering de Compton); la frecuencia del fotón se desplaza hacia el azul y se observa en los mapas del CMB obtenidos por el telescopio espacial Planck.

Se observa dicho efecto a 11 sigmas usando los cartografiados galácticos 6dF, BOSS y SDSS. Y se estima la abundancia del gas que induce el efecto kSZ, encontrando que se encuentra en los halos de materia oscura, con densidades entre 10 y 250 veces el promedio cósmico, dando cuenta el 50 % de todos los bariones. Así, la tomografía ARF-kSZ proporciona una solución al problema de los bariones perdidos (que se encuentran en el gas intergaláctico), al menos entre z = 0 y 5.

La tomografía ARF-kSZ se basa en la correlación cruzada de los mapas de ARF y del CMB filtrados para extraer el efecto kSZ mediante fotometría de apertura (aplicar filtros paso alto de apertura constante en las coordenadas del cielo de las galaxias). Para chequear que la técnica funciona no se pueden usar simulaciones cosmológicas hidrodinámicas, porque cubren una región de cielo demasiado pequeña para observar las correlaciones entre ARF y kSZ; por ello se ha recurrido a simulaciones de N cuerpos que solo incluyen la gravitación (en concreto, L-PICOLA). Esta figura muestra los espectro multipolar para los mapas de fluctuaciones de densidad (ADF), ARF, mapas de velocidad peculiar radial (vv) y la correlación cruzada de estos últimos (ARF-v). La diferencia relativa entre las predicciones teóricas y los resultados de las simulaciones es inferior al 5 % para todos los multipolos (mostrados en la figura).

Los resultados están de acuerdo con lo esperado para la densidad de bariones estimada según los modelos cosmológicos. Hasta hace poco, el porcentaje de bariones detectados en este rango de corrimientos al rojo estaba muy por debajo de lo esperado. Se detecta un 50 por ciento de los bariones cósmicos; como la tomografía ARF-kSZ solo es sensible a un 80 por ciento de los bariones que residen en el medio intergaláctico, las mediciones son compatibles con la detección de la mayoría de los bariones intergalácticos. Este resultado está en línea con estudios kSZ previos. Más aún, como un 99 por ciento de gas kSZ reside en halos fuera de las galaxias en los filamentos y las hojas cósmicas que se observan en las simulaciones cosmológicas hidrodinámicas.

El tercer artículo aplica la técnica ARF-kSZ para estimar el índice de crecimiento gravitacional, γ, que según el modelo cosmológico de consenso ΛCDM basado en la relatividad general es γ = 6/11 ≃ 0.55. Este parámetro determina el ritmo al que crecen las perturbaciones de densidad de la materia en función de la expansión cósmica sin tener en cuenta el efecto de la energía oscura; así para un universo dominado por materia (sin energía oscura), el ritmo de expansión sería Ωmγ ≃ Ωm0.55; este índice introducido por Eric V. Linder, «Cosmic growth history and expansion history,» Physical Review D 72: 043529 (2005), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.72.043529, arXiv:astro-ph/0507263 (11 Jul 2005). En las modificaciones de la gravitación (como TeVeS, la extensión relativista de MOND), este parámetro suele ser mayor de 0.6 (con lo que la tasa de crecimiento es más rápida). Este parámetro es difícil de estimar y por ello un nuevo método para lograrlo es muy interesante. El nuevo artículo estima un valor γ=0.44+0.09−0.07, que está a dos sigmas por debajo de la predicción ΛCDM.

Los artículos son Carlos Hernández–Monteagudo, Jonás Chaves-Montero, Raúl E. Angulo, «Density weighted angular redshift fluctuations: a new cosmological observable,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 503: L56–L61 (2021), doi: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slaa172, arXiv:1911.12056 [astro-ph.CO] (27 Nov 2019); Jonás Chaves-Montero, Carlos Hernández-Monteagudo, …, J. D. Emberson, «Measuring the evolution of intergalactic gas from z = 0 to 5 using the kinematic Sunyaev–Zel’dovich effect,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: 503: 1798–1814 (2021), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/staa3782, arXiv:1911.10690 [astro-ph.CO] (25 Nov 2019); Carlos Hernández–Monteagudo, Jonás Chaves-Montero, …, Giovanni Aricò, «Tomographic constraints on gravity from angular redshift fluctuations in the late Universe,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 503: L62–L66 (2021), doi: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slab021, arXiv:2005.06568 [astro-ph.CO] (13 May 2020); más información divulgativa en «Nueva luz sobre la materia bariónica perdida y la gravedad en escalas cósmicas», Noticias IAC, 25 mar 2021.

Y, finalmente, pasamos a Señales de los Oyentes. Pregunta cebra «¿la materia en movimiento pesa más?» Responde Alberto que si la pregunta se refiere a la masa de la materia, la respuesta es no. Y aprovecha para discutir la historia del término «masa» en relatividad (masa en reposo, masa en movimiento, masa transversal, masa longitudinal, etc.); este tema obsoleto solo tiene interés para los interesados en la historia de la primera mitad del siglo XX. Como Héctor apostilla, como un cuerpo en movimiento tiene energía cinética que se suma a su masa (energía «cinética» en reposo) y en la gravitación de Einstein lo que gravita es la energía, un cuerpo en movimiento «pesa» más (se ve más influido por la gravitación). Por supuesto, salvo a energías ultrarrelativistas (para las que la masa es despreciable), la energía cinética está dominada por la contribución de la masa.

Cuan Tin pregunta «Si nuestro universo observable es de 92 mil [millones de] años luz, de geometría plana, para un universo cerrado deben de existir 250 más universos observables. ¿Cómo es que cada uno tiene su fondo microondas?» La expansión cósmica del espaciotiempo durante 13 800 millones de años hace que el horizonte del universo observable tenga un diámetro de unos 93 000 millones de años luz. ¿Qué quiere decir con 250 universos observables? Como 250 = 6.3³ y 92/14 ≈ 6.6, supongo que tendría que haber dicho (92/28)³ ≈ 35 universos observables. En realidad este cálculo no tiene sentido.

Cada punto de nuestro universo observable en cada momento observa un fondo cósmico de microondas diferente, pues corresponde a los fotones del fondo cósmico de onda que le llegan desde todas direcciones en ese momento (no podemos observar los que llegaban a la Tierra hace un millón de años o los que llegarán dentro de un millón de años). El principio cosmológico afirma que estadísticamente serán fondos cósmicos de microondas similares entre sí, pero ahora solo podemos observar uno, el que nos llega a nosotros ahora. Las propiedades de homogeneidad e isotropía del que observamos sugieren que todos tienen propiedades similares, pero como es imposible comprobarlo por razones obvias, debemos asumir que esta tautología es consecuencia del principio cosmológico.

Abraham Pérez Valdez pregunta «¿puede haber condensados de Bose-Einstein de aleaciones o compuestos, o en esos niveles la química tradicional pierde sentido?»  Contesto de forma rápida, lo siento, que los condesados de Bose-Einstein (BEC) se obtienen enfriando gases de átomos o moléculas que se comportan como bosones (que tienen un número par de fermiones), no importa si son átomos o moléculas. En laboratorio se ha logrado producir BEC moleculares, pero durante la grabación no recordaba ningún ejemplo particular y omitír mencionar ninguno. El primero fue publicado en 2003 con moléculas ⁶Li₂ enfriadas por debajo de 600 nK (M. W. Zwierlein et al., «Observation of Bose-Einstein Condensation of Molecules,» Physical Review Letters 91: 250401 (2003), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.250401, arXiv:cond-mat/0311617 [cond-mat.soft]).

Abraham Pérez Valdez también pregunta «¿puede haber condensados que estén hechos solo de isótopos? Si esto es posible, ¿los condensados de isótopos tienen peculiaridades o cualidades diferentes a las de su equivalente no isotópico?» Durante la grabación yo no recordaba que se hubiera logrado un BEC en el que se superpusieran dos isótopos de un mismo elemento, aunque me constaba que se había intentado lograr; solo recordaba que la longitud de coherencia es diferente para cada isótopo lo que supone una enorme dificultad técnica. Quizás de mis palabras se deduzca que hay una imposibilidad física, pero no me consta que la haya. Ahora compruebo que desde 1998 se propuso lograrlo enfriando gases de ⁸⁵Rb y ⁸⁷Rb (James P. Burke et al., «Prospects for Mixed-Isotope Bose-Einstein Condensates in Rubidium,» Physical Review Letters 80: 2097 (1998), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.2097 [PDF]). Me consta que se ha intentando, pero en 2018 aún no se había logrado; no sé qué habrá pasado más recientemente, pero creo que me habría llegado la noticia si se hubiera logrado.

En un BEC con una mezcla de isótopos aparecen interacciones entre los isótopos que pueden ser repulsivas (lo que imposibilita lograr el BEC mixto) o atractivas (como ocurre según los modelos teóricos para la mezcla de ⁸⁵Rb y ⁸⁷Rb). Aunque sean atractivas, estas fuerzas alteran el perfil de densidad del condensado para uno de los isótopos, introduciendo mínimos que penalizan la estabilidad; no soy experto, pero quizás ahí podría estar el origen de las dificultades que han impedido lograr un BEC de dos isótopos. Quizás algún lector pueda aportar más información sobre este tema en los comentarios.

Finalmente, Sara nos recuerda que en el último número de la revista Astronomía (Abril 2021) hay una reseña a sus videojuegos educativos (como AMART y Cerro del Bu), con énfasis en SpaceExplorer. Te lo recomiendo. Y, lo dicho, ¡qué disfrutes del podcast!



3 Comentarios

  1. Sobre el primer tema
    – Me extraña que, sobre la anéctoda de Víctor de Aveyron, no mencionen la película de Truffaut.
    – “Arrrival” hace una mención e interpretación torticera de la hipóteis Sapir-Whorf.
    – Daniel Everett, la némesis de Chomsky (y según parece, también de María Rives), quien, frente a al innatismo, defiende un relativismo lingüístico (los idiomas son tecnologías comunicativas, enteramente culturales) y que el idioma de los piraha es muy básico y carece de recursividad, propone que también el homo erectus hablaba, que solo pudo colonizar ciertas regiones navegando y que la coordinación social para la construcción de navíos y su gobernanza requiere el habla.
    https://www.youtube.com/watch?v=4uUilIN-8gk

  2. Hola, respecto a loeb.

    No hay que olvidar que su crítica viene de la idea que es una nave extraterrestre.
    Quiero decir que criticará cualquier cosa que se oponga a su idea.

    Yo me quedo con lo que digo Hector en otro episodio:
    “Que casualidad que el primer objeto interestelar que observamos sea una nave extraterrestre” más o menos.

    Lo interesante sera que dirá Loeb cuando observemos otro.
    ¿También sera una nave?

    Un saludo.

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