Podcast CB SyR 318: Gran Oxidación y glaciaciones, kilonovas y constante de Hubble, y estrellas de neutrones según NICER

Por Francisco R. Villatoro, el 7 mayo, 2021. Categoría(s): Ciencia • Noticias • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 2

He participado en el episodio 318 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep318: Megacriometeoros; Oxígeno y Glaciaciones; Constante de Hubble; Estrellas de Neutrones», 06 may 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Megacriometeoros, los mal llamdos aerolitos que cayeron en España hace 20 años (min 6:00); Astronomía: Colaboración Profesional-Amateur (22:00); La energía de gravitondas radiada en fusiones de agujeros negros (24:00); De radioastronomía a una nueva tecnología de conexión con satélites (38:00); La aparición del oxígeno en la atmósfera y las glaciaciones de la Tierra (1:00:00); Resolviendo el problema de H0 con fusiones de estrellas de neutrones (1:22:00); J0740, la estrella de neutrones más masiva (1:56:00); Señales de los oyentes (2:11:00). 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 318.

En la foto, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife, su director Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), y por videoconferencia Alberto Aparici @CienciaBrujula, Ángel López-Sánchez @El_Lobo_Rayado, Gastón Giribet @GastonGiribet, 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: F. Rull et al., Phil Trans Royal Society A (2010): https://doi.org/10.1098/rsta.2010.0103.

Tras la presentación, Héctor nos deleita con un audio de Jesús Martínez Frías sobre los mal llamados aerolitos (que en realidad son megacriometeoros). Más información en los artículos de J. Martinez-FríAs, A. Delgado, …, E. Santoyo, «Oxygen and Hydrogen Isotopic Signatures of Large Atmospheric Ice Conglomerations,» Journal of Atmospheric Chemistry 52: 185-202 (2005), doi: https://doi.org/10.1007/s10874-005-2007-7; F. Rull, A. Delgado, J. Martínez-Frías, «Micro-Raman spectroscopic study of extremely large atmospheric ice conglomerations (megacryometeors),» Philosophical Transactions of the Royal Society A 368: 3145-3152 (2010), doi: https://doi.org/10.1098/rsta.2010.0103; y Francisco Alamilla Orellana, José Ma Ramiro Alegre, …, Jesus Martinez-Frias, «Monitoring the fall of large atmospheric ice conglomerations: a multianalytical approach to the study of the Mejorada del Campo megacryometeor,» 10: 570-574 (2008), doi: https://doi.org/10.1039/B718785H.

Nos comenta Ángel que está abierta la encuesta SEA-FAAE para evaluar la colaboración ProAm en España (enlace a la encuesta). Esta encuesta está dirigida tanto a astrofísicos profesionales (que hayan colaborado con astrónomos aficionados) como a astrónomos aficionados (que hayan colaborado con astrofísicos profesionales).

Fuente: Vijay Varma para el blog Starts with a Bang de Ethan Siegel [link].
Comento un truco fácil para estimar la energía de las ondas gravitacionales emitidas en fusiones de agujeros negros: ~10% de la masa del más pequeño. Nos cuenta este truco en su blog Ethan Siegel, «Why 28 + 47 = 72, Not 75, For Black Holes,» Starts With A Bang, 05 May 2021. Un agujero negro de 28 masas solares que se fusiona con uno de 47 masas solares acabará emitiendo unas 2.8 masas solares en energía gravitacional, dando lugar a un agujero negro de unas 72 masas solares. Un par de ejemplos: para GW150914 se tiene 29+36 = 62+3 (con 2.9 buena aproximación a 3.0) y para GW170608 se tiene 12+7 = 18 + 0.85 (con 0.7 aproximando a 0.85 con un error del 18 %). El truco de estimar la energía emitida como el 10 % de la menor masa es del físico Vijay Varma que ha calculado esta figura que muestra que el cálculo correcto varía entre el 9 % y el 11.5 % para cocientes de masas entre 1 y 10 (el espín o momento angular de los agujeros negros también influye, pero se desprecia en esta figura porque influye menos). Lo más relevante del truco es que calcular el 10 % de cabeza es mucho más fácil que calcular el 9 % o el 11 % y con las incertidumbres asociadas a las masas siempre resulta en una buena estimación.

Nos comenta Ángel una nueva tecnología de comunicación con satélites que permite cientos de canales simultáneos. Está basada en otra tecnología desarrollada para observar galaxias en un campo grande desarrollada para ASKAP de CSIRO. Se trata de un ejemplo perfecto de que la investigación básica acaba conduciendo a apliciones prácticas con un impacto positivo a la sociedad.  Más información en «Space startup Quasar takes off with CSIRO tech,» CSIRO News, 04 May 2021; Lauren Fuge, «Solving the satellite data challenge. Australian space start-up promises to revolutionise satellite communication,» Cosmos, 04 May 2021; Rami Mandow, «Australian start-up Quasar to change satellite communications,» Space Australia, 04 May 2021.

Nos habla Alberto sobre un nuevo artículo en Nature sobre la Gran Oxidación. La Gran Oxidación se inició hace unos 2430 millones de años en el periodo Paleoproterozoico. Durante este periodo ocurrieron cuatro grandes glaciaciones (barras azules en la figura), pero solo las tres primeras mostraban relación con la Gran Oxidación. Por ello se pensaba que su duración fue de unos 100 millones de años. El nuevo artículo muestra los primeros indicios del efecto de la cuarta glaciación, lo que retrasa el final de la Gran Oxidación hasta unos 2220 millones de años (habiendo durado unos 200 millones de años en total).

Los nuevos indicios se han obtenido gracias al análisis de isótopos del azufre en sedimentos recogidos en Sudáfrica. Alberto nos lo explica muy bien. Los nuevos resultados apoyan la relación entre la concentración del oxígeno atmosférico y las concentraciones de gases de efecto invernadero. Además, apoya la idea de que en la Gran Oxidación fueron claves las cuatro glaciaciones del Paleoprotezoico (alguna de ellas pudo afectar hasta el ecuador de la Tierra conduciendo a la llamada «bola de nieve»). El artículo es Simon W. Poulton, Andrey Bekker, …, David T. Johnston, «A 200-million-year delay in permanent atmospheric oxygenation,» Nature 592: 232-236 (29 Mar 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03393-7.

Nos cuenta Gastón la posibilidad de medir la constante de Hubble usando fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros (NSBH) observadas con astronomía multimensajero (ondas gravitacionales con contraparte electromagnética). Este tipo de kilonovas permitiría un método alternativo al uso de las fusiones de binarias de estrellas de neutrones (BNS), el tipo de kilonova observada en 2017 con GW170817 y GRB170817s. Se propone en un nuevo artículo en Physical Review Letters que estima que estas fusiones NSBH ocurren a un ritmo de unas 610 por año y por Gpc³ (gigapársec cúbico). Esta estimación apunta a que se podría alcanzar en el año 2030 una estimación de la constante de Hubble con este método con una precisión entre el 1.5 % y el 2.4 % (comparable a la precisión de las estimaciones cosmológicas). Por supuesto, se requiere una red global de interferómetros de ondas gravitacionales, como la que estará disponible a partir de 2025 gracias a LIGO A+, Virgo AdV+, KAGRA y LIGO India.

Destaca Gastón que se trata de una nueva estimación local (o astrofísica) ya que permitiría estimar la constante de Hubble para desplazamiento al rojo z < 0.44. Así, este método permitiría saber si la discrepancia actual entre las medidas cosmológicas y astrofísicas es debida al método usado por estas últimas o su razón es un defecto en el modelo cosmológico de consenso, que debería ser modificado. El artículo es Stephen M. Feeney, Hiranya V. Peiris, …, Daniel J. Mortlock, «Prospects for Measuring the Hubble Constant with Neutron-Star–Black-Hole Mergers,» Phys. Rev. Lett. 126: 171102 (28 Apr 2021), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.171102, arXiv:2012.06593 [astro-ph.CO] (11 Dec 2020).

Nos habla Gastón de una noticia anunciada en rueda de prensa en el congreso anual APS April Meeting de 2021. El observatorio NICER ha medido el tamaño de la estrella de neutrones J0740, la más masiva observada hasta el momento, con unas 2.1 masas solares; por cierto, hay otras que quizás tienen mayor masa, pero la incertidumbre en la estimación de su masa no permite asegurar que son más masivas que J0740. El nuevo resultado es sorprendente, se estima un diámetro de entre 25 y 27 km para esta estrella de neutrones con 2.1 masas solares. Sorprende porque NICER estimó que la estrella de neutrones J0030, cuya masa es de 1.4 masas solares, tenía un diámetro de 24 km; la mayoría de los físicos nucleares esperaba que una estrella de neutrones con mayor masa tuviera un radio más pequeño (por el efecto de la gravitación).

NICER a la izquierda junto a AMS-02 a la derecha en la ISS. Fuente: NASA’s Goddard Space Flight Center (enlace).

Nos explica Gastón cómo funciona NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) para estimar el tamaño de una estrella de neutrones. NICER es un telescopio de rayos X instalado en la ISS (International Space Station) junto a AMS-2. Su objetivo es la observación de la rotación de las estrellas de neutrones por espectroscopia de sus emisiones térmicas entre 0.2 y 12 keV (rayos X blandos). Los nuevos resultados de NICER anunciados en rueda de prensa indican que las estrellas de neutrones son más rígidas, o menos compresibles, de lo que se esperaba y que a mayor masa tienen un tamaño mayor. Sin lugar a dudas habrá que cambiar los modelos teóricos para el interior de estas estrellas compactas. Aún no hay artículo científico, pero se han hecho eco de esta noticia varios medios; Matteo Rini, «Sizing Up the Most Massive Neutron Star,» Physics 14: 64 (29 Apr 2021) [enlace], y Claire Andreoli, Jeanette Kazmierczak, «Measuring Neutron Star Squeezability,» APS Physics (17 Apr 2021) [enlace].

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Pregunta Daniel Caballero: «¿se sabe algo del cohete espacial chino fuera de control?» Héctor contesta que hasta horas antes de la caída a tierra no se sabrá dónde será. Poco más se puede decir.

Pregunta ​Exospace: «La semana anterior estuvisteis hablando sobre fulguraciones y eyecciones de masa coronal en otras estrellas, concretamente en varias enanas rojas. Una de ellas tenía manchas en el polo y las manchas están asociadas a las eyecciones. ¿Eso es algo común en las enanas rojas? Y si esto es así. ¿Qué las manchas en enanas estén en latitudes más altas no podría salvar de la erosión a las posibles atmósferas de los planetas que orbiten en el plano ecuatorial?» Héctor contesta que no sabemos si es lo habitual (que se encuentren en el polo), pues depende de la dinamo estelar y aún ignoramos los detalles, incluso de la dinamo solar. Las manchas son un fenómeno muy aleatorio y no sabemos si en estas estrellas estarán siempre en el polo o solo a veces. Y además las eyecciones de masa coronal no están muy focalizadas (su ángulo de apertura ronda unos 40 grados). Además el eje de rotación de una estrella puede variar por diferentes eventos y podría no ser perpendicular al plano de sus planetas.

Rastafary Yeah​ pregunta: «En la ISS supongo que se harán experimentos con sustancias químicas, la duda que tengo es ¿cómo hacen para saber la masa de las sustancias si no pueden usar balanzas?» Alberto contesta que las masas ya se conocen, que se pueden medir con un campo magnético (ionizado la sustancia). Héctor comenta que se puede usar una centrifugadora y medir las masas gracias a la fuerza centrípeta.

Bruno Jiménez (a quien agradecemos que recopile las preguntas con la etiqueta #oyentes) pregunta: «¿Por qué le ponen nombres a las conjeturas? ¿No es más sencillo «conjetura de la distancia de dos primos»?» Contestamos entre todos. Yo comento que algunas reciben nombre y otras no, dependiendo de si el matemático con dicho nombre ha producido muchas o pocas conjeturas. Por cierto, hay muchas conjeturas sobre la distancia entre dos primos: conjetura de Andrica, conjetura de Goldbach, conjetura de los primos gemelos, conjetura de Hardy-Littlewood, conjetura de Legendre, conjetura de Brocard, etc.

Y así acaba el programa. ¡Qué lo disfrutes!



2 Comentarios

  1. Geniales como siempre. Estaba informándome sobre las conjeturas del final. La pregunta del directo sobre los nombres de las conjeturas veo que sale de otra pregunta anterior,

    «¿ si la separación entre 2 primos consecutivos pudiese tender a infinito podría NO cumplirse el teorema fundamental de la aritmética y que los números primos no sean los ladrillos fundamentales con los que construir el resto de números ?»

    Después de ver la conjetura de Andrica entiendo que la separación máxima esta acotada, ¿ pero eso quiere decir que existe un valor máximo exacto ?

    ( analogía, límite de velocidad de la luz) saludos Francis

  2. Hola,me ha sorprendido un articulo,
    «Cuatro matemáticos demuestran que era imposible
    predecir el destino de 29.000 patitos de goma
    en el mar»,
    y después de pensar un poco sonrió.

    Un saludo y gracias.

Deja un comentario