Podcast CB SyR 328: Cambio climático, «kazar» sondas, tablilla Plimpton 322, arte neandertal y agujero negros

Por Francisco R. Villatoro, el 13 agosto, 2021. Categoría(s): Astrofísica • Cambio climático • Ciencia • Física • Noticias • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 15

He participado en el episodio 328 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep328: Cambio climático; Kazar sondas; Tablilla babilónica; Neandertales y cuales; Agujero negro», 12 ago 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: «Kazando» sondas meteorológicas (min 7:00); Tablilla Plimpton 322 y los orígenes de la geometría (40:40); Pinturas como indicio de pensamiento simbólico en lo sneandertales (1:07:50); Informe del IPCC sobre el cambio climático (1:27:30); El posible colapso de la circulación del Atlántico (2:03:00); Viendo la luz originada detrás de un agujero negro (2:15:20); Señales de los oyentes (2:37:20). 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 328.

Como muestra el vídeo, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife se encuentra su director, Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), y por videoconferencia María Ribes Lafoz @Neferchitty, Sara Robisco Cavite @SaraRC83, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor nos trae una entrevista con Emilio Rey @DigitalMeteo (podcast Capturando la Temperie) sobre su iniciativa de «kaza” de sondas meteorológicas; un ejemplo en el vídeo «Kazando radiosondas por Guadalajara (24 jul 21),» YouTube, 27 Jul 2021. Las sondas se localizan en el Radiosonde Tracker y en el SondeHub Tracker.

Nos habla María de un nuevo artículo sobre la tablilla babilónica Plimpton 322, da la que ya hablamos en el episodio 127 (LCMF, 09 sep 2017). Se ha publicado una nueva interpretación de las ternas pitagóricas que muestra esta tablilla. Recuerda que una terna pitagórica son tres números (a,b,c) tales que a²+b²=c², donde c es la hipotenusa (diagonal de un rectángulo), a sería uno de los catetos (lados del rectángulo) y b sería el otro cateto. En cada fila de la tablilla aparece la terna pitagórica (a,1,c), con a²+1=c², o si prefieres (a/b,1,c/b) con (a/b)²+1=(c/b)². El texto del encabezado se suele traducir «el cuadrado de la diagonal; le restas uno y obtienes el cuadrado del lado corto» (por la expresión c²−1 = a²). Tienes una explicación de la tablilla en mi pieza «El significado matemático de la tablilla babilónica Plimpton 322», LCMF, 07 sep 2017. La tablilla tiene cuatro columnas y quince filas (en la interpretación estándar serían las primeras 15 ternas pitagóricas de las 38 que se pueden obtener por el método de cálculo babilónico).Dibujo20170906 sexagesimal numbers in plimpton 322 babylonian clay tablet

Esta tabla te muestra la traducción al lenguaje actual de la tablilla. Los números están en base 60 (dígitos entre 0 y 59 escritos con un símbolo para el 10 y otro para el 1)  en notación posicional (aunque sin coma para los decimales). Por ejemplo, en las columnas segunda y tercera de la última fila aparecen los números a = (56) = 56, y c = (1,46) = 60+46 = 106, es decir, la terna (56, 90, 106), ya que 56² + 90² = 106²; esta terna se puede obtener a partir de p=9 y q=5, con la operación a = p² − q² = 56, y c = p² + q² = 106. En la primera columna de la última fila aparece el número (1,23,13,46,40) = 1×60⁴ + 23×60³ + 13×60² + 46×60 + 40 = 17 977 600, que se debe interpretar como la fracción 1 + 23×60⁻¹ + 13×60⁻² + 46×60⁻³ + 40×60⁻⁴ = 2809 / 2025, que es igual a ((p² + q²)/(2 p q))². En la penúltima fila puedes encontrar los números a = (29,31) = 1771, y c = (53,49) = 3229, que forman la terna (1771, 1458, 3229), con 1771² + 1458² = 3229²; te dejo como ejercicio que busques los valores de (p,q) que permiten interpretar el número (1,25,48,51,35,6,40).

La tabilla circular Si.427 es mucho más fácil de interpretar, pues presenta un dibujo del terreno que se está midiendo. Daniel F. Mansfield propone que la tablilla Plimpton 322 también representa las medidas de regiones divididas en rectángulos. Eso significaría que la reconstrucción de la tablilla completa sería muy diferente a la que se había propuesto hasta ahora (que aparece en mi pieza LCMF, 09 sep 2017). El resultado sería el siguiente (para los detalles puedes consultar el artículo).

Personalmente, no soy experto en estas lides, la nueva interpretación me gusta menos. Por supuesto, serán necesarios futuros estudios para confirmar o refutar esta nueva interpretación (el propio autor confiesa que su propuesta quizás no sea definitiva). Si te interesan los argumentos a favor de ella, te recomiendo consultar el artículo de Daniel F. Mansfield, «Plimpton 322: A Study of Rectangles,» Foundations of Science (03 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.1007/s10699-021-09806-0.

Nos comenta Sara que se ha publicado en PNAS un artículo que interpreta como pinturas neandertales unas manchas rojas en estalagmitas de la Cueva de Ardales, en Málaga. Son rayas rojas que aparentan haber sido realizadas por aerografía (soplando por una pajita el pigmento en polvo de un recipiente). Usando datación radiométrica por uranio-toro (U-Th), es decir, por torio 230, se estima que las manchas rojas en el panel II.A.3 tienen >45.9 ka (miles de años), en la cortina 5 tienen >45.3 ka, en la cortina 6 tienen <48.7 ka y en la cortina 8 tienen >65.5 ka. Si se confirma de forma independiente que su origen es intencionado, se trataría de arte neandertal pues antecede a la llegada del humano moderno a la península ibérica.

Que estas pinturas sean ornamentos neandertales en la cueva ha sido criticado en estudios previos (no hay manos impresas, ni dibujos geométricos complicados). Podrían ser pigmentos naturales alorados en la cueva de forma natura y acumulados en las estalagmitas, pero su composición parece indicar que fueron traídas desde lejos; podrían ser resultado del contacto accidental de pintura corporal de los neandertales con las estalagmitas, pero su situación en lugares lejos de los sitios de paso sugiere intención. El nuevo artículo discute estas interpretaciones y concluye que son intencionales, una representación simbólica neandertal no figurativa.

Junto a Enrique Viguera entrevisté a uno de los autores, Pedro Cantalejo-Duarte, sobre la propuesta de incluir las cuevas de Ardales en el listado de Patrimonio Mundial de la UNESCO (LCMF, 07 may 2021); en la charla mencionó pinturas figurativas datadas de >35 ka. Comento en el podcast la importancia de que se estudien con más detalle (y financiación específica) estos yacimientos arqueológicos malagueños. El artículo es Africa Pitarch Martí, …, Pedro Cantalejo-Duarte, …, José Ramos-Muñoz, «The symbolic role of the underground world among Middle Paleolithic Neanderthals,» PNAS 118: e2021495118 (17 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2021495118.

De la mano de Héctor nos adentramos en un tema candente, el cambio clímático, al hilo de la publicación el pasado lunes 9 de agosto de 2021 del sexto informe científico sobre cambio climático, «AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis,» IPCC (PDF, 3949 pp.). La influencia humana ha calentado la atmósfera, el océano y la tierra, provocando cambios rápidos y generalizados en la atmósfera, el océano, la criosfera y la biosfera. Las concentraciones de gases de efecto invernadero (GHGs, greenhouse gases) alcanzan medias anuales de 410 ppm de CO₂, 1866 ppb de CH₄ y 332 ppb de N₂O en el año 2019. La tierra y el océano han absorbido ~56 % de las emisiones antropogénicas de CO₂ anuales durante 60 años; las últimas cuatro décadas han sido más cálidas que las anteriores a 1850.

La temperatura superficial global en las dos primeras décadas del siglo XXI (2001–2020) fue 0.99 [084–1.10] °C más alta que la de 1850–1900; y en la segunda (2011–2020) de 1.09 [0.95–1.20] °C más alta, con mayores incrementos sobre tierra firme (1.59 [1.34–1.83] °C) que sobre el océano (0.88 [0.68–1.01] °C). Se estima que los GHGs han contribuido a un calentamiento de 1.0–2.0 °C, los aerosoles a un enfriamiento de 0.0–0.8 °C, los efectos naturales que afectan a la temperatura global dan cuentan entre –0.1 °C y 0.1 °C, y la variabilidad interna entre –0.2 °C y 0.2 °C.

La influencia humana sea el principal impulsor del retroceso global de los glaciares desde la década de 1990 y la disminución del área de hielo marino del Ártico. El nivel medio del mar a escala global aumentó en 0.20 [0.15–0.25] m entre 1901 y 2018; con un incremento anual de 1.3 [0.6–2.1] mm entre 1901 y 1971, de 1.9 [0.8–2.9] mm entre 1971 y 2006, y de 3.7 [3.2–4.2] mm entre 2006 y 2018. El nuevo informe está repleto de información científica, siendo por su extensión (casi 4000 páginas) difícil de resumir en unos pocos párrafos.

El futuro del calentamiento global está en nuestras manos. El sexto informe del IPCC considera cinco escenarios para las posibles emisiones durante los próximos 30 años (hasta 2050). En el escenario más optimista (SSP1-1.9) se podría evitar alcanzar un incremento de 1.5 °C en 2100; en el más pesimista (SSP5-8.5) se superarán los 4 °C en 2100. La concienciación sobre el gran problema en el que estamos inmersos es fundamental para que se tomen las medidas políticas necesarias. Pero el sexto informe científico no discute dichas medidas (otros informes se encargan de ello), solo se centra en lo que ciencia sabe en la actualidad y prevé para este siglo. Si te interesa lo que se sabe sobre algún tema en particular (como la influencia natural de la irradiación solar, o el efecto sobre las precipitaciones y la sequía), te recomiendo la consulta del informe (debo confesar que no lo he leído completo, para he ojeado todas sus páginas para hacerme una idea clara de todo su contenido).

Nos cuenta Sara una mala noticia sobre el futuro colapso de la corriente del Golfo. Se publican en Nature Climate indicios de una pérdida de estabilidad, durante el último siglo, de la Corriente del Golfo (que recuerda a la película «The Day After Tomorrow» (2004), que en España se tituló «El día de mañana»). Los cambios en la temperatura y la salinidad del océano están afectando a la Circulación Meridional de Retorno del Atlántico (AMOC por sus siglas en inglés), que transporta masas de agua cálida desde los trópicos hacia el norte, siendo responsable del clima templado de Europa (entre muchos otros efectos a escala global). Se han observado ocho indicadores independientes que se interpretan como señales de alerta temprana de un cambio en AMOC.

El artículo incluye la palabra «colapso» en el título, por lo que ha llamado la atención de muchos medios (sobre todo al hilo de la película). El artículo observa que en los últimos cien mil años AMOC ha mostrado dos estados, uno rápido y fuerte, y otro lento y débil. Un modelo de juguete (toy model) apunta a que podría haber un cambio de estado en las próximas décadas (entre una y cinco). Sin embargo, siendo un modelo muy simplificado (AMOC es un fenómeno muy complejo), me parece un resultado poco relevante. Y, por supuesto, a diferencia de la película, el colapso no ocurrirá en unas semanas, sino en unas décadas; lo que no quita que sus consecuencias sobre el clima a escala global puedan llevar a catástrofes (por su influencia en las lluvias en el Amazonas y en el monzón en Asia). El artículo es Niklas Boers, «Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation,» Nature Climate Change 11: 680-688 (05 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41558-021-01097-4.

Nos cuenta Gastón que Nature publica lo que los medios han bautizado como la observación de «la nuca de un agujero negro». El chorro relativista que emerge de un agujero negro supermasivo tiene su origen a cierta altura (h) sobre el disco de acreción. Parte de la radiación se refleja en el propio disco; al observar dicha radiación reflejada se observa que tiene dos componentes, una de reflexión directa en la parte frontal del disco (la más próxima en dirección al observador) y otra de reflexión lensada de la parte trasera del disco (que al recorrer una mayor distancia está retrasada y, por efectos relativistas, tiene un pico desplazado al azul y una cola (wing) desplazada al rojo). Dos telescopios de rayos X, NuSTAR (3–50 keV) y XMM-Newton (0.3–10 keV), observaron en enero de 2020 este fenómeno por primera vez en la galaxia I Zwicky 1 (I Zw 1), con z = 0.06; esta cercana galaxia Seyfert de tipo 1 con espectro de línea estrecha. Se estima que la fuente de rayos X está situada a una altura h = 3.7+1.1−0.7 rg sobre este agujero negro supermasivo de tipo Kerr cuya masa se estima en M = (3.1 ± 0.5) × 107 M y cuyo espín (momento angular) a > 0.75 GM/c².

Las señales observadas por XMM-Newton y NuSTAR tienen mucho ruido de fondo, con lo que su interpretación teórica es complicada. La predicción teórica se ha calculado usando el método de trazado de rayos (CUDAKERR). La clave ha sido la observación de la línea Kα de fluorescencia del hierro (Fe) a ~6.4 keV (producida por la transición entre las capas L → K). Por efectos relativistas se observa desplazada al rojo hasta ~6 keV y con una cola de emisión desplazada al azul por encima de 10 keV. La reverberación implica un retraso en las dos ráfagas en las que se observa la línea K de 746 ± 157 segundos.

El mejor ajuste de la emisión observada en cuatro bandas (1–3 keV, 3–5 keV, 5–7 keV, y 6–8 keV), derivadas del procesado de las señales de ambos telescopios de rayos X, muestra un buen acuerdo con la predicción teórica para la señal reverberada (según los autores, pues debo confesar que para un ojo inexperto, la señal tiene tanto nivel de ruido de fondo que la interpretación parece muy forzada; como no soy experto en estas lides, mi opinión no debe considerarse seriamente; aún así, creo que habrá discusión en los círculos científicos al respecto de si esta es la primera observación de este fenómeno (solo su confirmación posterior e independiente nos permitirá asegurarlo).

Para que se vea el fenómeno más claro se muestra en el artículo esta figura con los residuos en el espectro tras restar la señal continua de fondo. En la parte superior de la figura se muestran las dos fulguraciones observadas, la primaria en color negro y la secundaria (retrasada) en color rojo; las semejanzas entre ellas apuntan a que su origen es único y las diferencias entre ellas a que la segunda es una reverberación de la primera. En la parte inferior se muestra la evolución temporal del espectro energético observado; en el artículo se destaca la región en el recuadro blanco, con un bucle entre 3 y 7 keV seguido de una cascada de 3 a 2 keV; según los autores del artículo es lo que los modelos predicen para una señal reverberada.

Los autores destacan que las características de la doble señal observada son sutiles y muy difíciles de observar, por ello solo se han podido detectar en una llamarada de rayos X muy intensa y de muy corta duración, como la observada en enero de 2020 en la galaxia I Zw 1. El artículo es Daniel R. Wilkins, Luigi C. Gallo, …, Roger D. Blandford, «Light bending and X-ray echoes from behind a supermassive black hole,» Nature 595: 657-660 (28 Jl 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03667-0, arXiv:2107.13555 [astro-ph.HE] (28 Jul 2021).

Y pasamos a señales de los oyentes. Juan Manuel Cruz​ pregunta «¿podría un agujero negro combar la luz procedente de un estrella hasta llegar a devolver parte de ella en dirección contraria, devolviéndola hacia la estrella que la generó?» Contesta Gastón que es posible, pero muy improbable; se requiere una configuración de la estrella y del agujero negro muy concreta, una alineamiento casi perfecto, que es muy difícil que se dé. Nos dice Gastón que este fenómeno se llamó retrolensado (retrolensing) por Wheeler en un artículo sobre retro-MACHOs (Daniel E. Holz, John A. Wheeler, «Retro-MACHOs: π in the Sky?» The Astrophysical Journal 578: 330-334 (2002), doi: https://doi.org/10.1086/342463, arXiv:astro-ph/0209039 (02 Sep 2002)).

Daniel Caballero​ pregunta «la radiación de Hawking, ¿es materia que llega a salir de agujero negro? ¿Cómo se produce?» Contesta Gastón que hay diferentes modelos para describir cómo se genera dicha radiación; uno de ellos por efecto túnel (como si la radiación saliera del agujero). Me pasa la palabra y comento que no me gusta llamar «materia» a la radiación emitida, que está dominada por fotones y gravitones durante casi toda la vida del agujero negro; solo se emitirían electrones y positrones para una masa menor de 5×10¹⁴ kg, es decir, para un agujero negro microscópico con un diámetro de 1.5 picómetros (Hawking radiation calculator). En este blog recomiendo leer «La longitud de onda de las partículas emitidas por radiación de Hawking», LCMF, 27 jul 2020, y «Las partículas que emiten los agujeros negros por radiación de Hawking», LCMF, 05 feb 2013.

¡Qué disfrutes del podcast!



15 Comentarios

    1. Mariana, ojalá, pero nadie lo sabe. Si no recuerdo mal, el número récord de cúbits con esta tecnología es de cuatro; lees bien, cuatro (tras unos veinte años de investigación). ¿Cuándo se logrará alcanzar cien cúbits? Nadie lo sabe. El grupo de Jarryd J. Pla ha implementado una idea de 1998, todo un hito. Pero el artículo no discute todos los inconvenientes de esta idea, por ejemplo, cómo afecta el método de control magnético a la coherencia de los cúbits controlados (a priori el tiempo de decoherencia de los cúbits se reducirá tanto que no tendrá sentido añadir más cúbits).

      Obviamente, el futuro es imposible de predecir. Pero a día de hoy no me parece un «paso definitivo», ni siquiera un «paso firme» hacia un ordenador cuántico con un millón de cúbits. Obviamente, espero estar completamente equivocado.

  1. Hola Francis
    El escenario SSP2 4.5 (el cual es el mas probable por las reales reservas de petróleo gas y carbón) se puede argumentar como colapso? hay muchos grupos (no científicos) que hablan de la posibilidad de colapso de la civilización. El colapsista mas conocido de españa es tal vez antonio turiel martinez (que es fisico) crees que se puede hablar de colapso?

    1. María, no lo creo. Conozco personalmente a Turiel, pero no comparto su catastrofismo «peakoilista». No habrá colapso de la civilización debido al problema de la energía (lo que argumenta Antonio), ni debido al cambio climático. Nuestra civilización es robusta.

  2. Francis harás una reseña del informe del IPCC? , son las evidencias y estudios científicos presentados suficientemente concluyentes, mas allá de lo que ahora vemos con más frecuencia en los noticieros sobre desastres relacionados al clima? Entiendo que es un tema álgido a la vez que crítico, que genera mucha divergencia de opiniones y discrepancia entre la comunidad científica y el público en general. Personalmente me inquieta mucho que el ser humano esté afectando de manera tan negativa el único planeta con vida que conocemos, el hogar que compartimos con miles de especies de seres vivos.

    1. Debería haber un ‘spin-off’ de física teórica y astrofísica originario de coffee break. Es una opinión subjetiva que no aporta nada, pero es mi sentimiento y lo expreso.

      1. Escuchar este podcast desde el trabajo es la gloria misma
        Me resulta casi adictivo, me abstraígo de tal manera sumergido en los temas que tratan que el tiempo se me pasa volando Y eso lo quiero agradecer

  3. pregunta estúpida de analfabeto. Y no sería teóricamente posible lanzar un conjunto de partículas entrelazadas a un agujero negro y observar que ocurre con sus gemelas de «fuera»?

    1. Mamel73, no serviría de nada (aunque por ahora es solo un experimento mental). El entrelazamiento es una correlación fuerte en los resultados de las medidas cuánticas de cierta propiedad para dos partículas que tuvieron un origen común (y por ellos están entrelazadas en dicha propiedad). Si conoces el valor de dicha propiedad para ambas partículas observarás dicha correlación (que es más fuerte que cualquier correlación clásica entre ellas); pero si solo puedes observar una de las partículas y medir el valor para ella, no sabrás absolutamente nada nuevo de la otra partícula (salvo que si fuera medida en iguales condiciones dentro del agujero negro tendría un valor que está correlacionado con el que has observado). El experimento que propones no ofrece ningún tipo de información sobre el interior del agujero negro, ni sobre la diferencia entre la partícula que entra en el agujero negro y la partícula que queda fuera, ni nada que haga que el experimento tenga el más mínimo interés.

      1. Muchísimas gracias Francis, me siento hasta abrumado porque me hayas contestado. Vale, necesito aprender TODO, pero tenía entendido que 2 partículas entrelazadas, siempre que no se rompiera ese entrelazamiento (que es mucho suponer en el caso que propongo), permitiría, por ejemplo, en el caso de medir el spin de una de ellas, conocer el spin de su partícula entrelazada, lo cuál supondría sacar información del agujero negro. Muchas gracias de todos modos. Sigue así.

        1. Mamel73, si tu tienes dos calcetines, uno de color verde y otro de color rojo, y arrojas el rojo al agujero negro y te quedas con el verde, ¿estás sacando información del agujero negro al saber que el que ha caído a su interior es el rojo? Pues igual con el experimento que propones entre partículas entrelazadas.

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