Podcast CB SyR 331: Bennu, erupciones solares, pterosaurios, esferas de Dyson en agujeros negros y más noticias

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

He participado en el episodio 331 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep331: Asteroide Peligroso; Erupciones Solares Ancestrales; Dinosaurios; Esferas de Dyson», 02 sep 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Fósiles recuperados a contrabandistas (min 6:00); Bennu, probabilidades de colisión del asteroide potencialmente más peligroso (17:00); Descubierto un cráneo de dinosaurio, posible eslabón perdido (35:00); Registros paleontológicos de antiguos megaeventos solares (43:00); Esferas de Dyson en torno a agujeros negros (1:27:30); Avances en fusión nuclear (1:58:00); Señales de los oyentes (2:15:00). 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 331.

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 Sara Robisco Cavite @SaraRC83, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor, Sara nos cuenta una curiosa historia de espolio de fósiles: se capturó en 2013 a unos contrabandistas en Brasil con los restos (cortados en seis fragmentos) de un pterosaurio en muy buen estado de conservación (al menos un 95 %). Ahora se publica en PLoS ONE el análisis de este fósil de Tupandactylus navigans, un pterosaurio del Cretácico temprano (hace más de 100 millones de años) con alas que le permitían el vuelo propulsado, a pesar de su característica más peculiar, una gran cresta de tejidos blando (que parcialmente se ha conservado en el fósil estudiado).

El artículo es Victor Beccari, Felipe Lima Pinheiro, …, Fabiana Rodrigues Costa, «Osteology of an exceptionally well-preserved tapejarid skeleton from Brazil: Revealing the anatomy of a curious pterodactyloid clade,» PLoS ONE 16: e0254789 (25 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0254789. Más información divulgativa en Isaac Schultz, «Una redada policial en Brasil reveló un extraño reptil volador de 100 millones de años,» Gizmodo, 26 ago 2021 (la traducción al español es pésima).

Héctor nos comenta que se ha actualizando la probabilidad de impacto del asteroide Bennu contra la Tierra. Se estima una probabilidad de impacto total hasta el año 2300 de solo 1 en 1750 (las estimaciones hasta 2200 sugerían una probabilidad de impacto de 1 en 2700). El nuevo número es un poco mayor, pero con una incertidumbre menor (es decir, más confiable). Por supuesto, crece un poco el riesgo, pero sigue siendo minúsculo. Se ha usado el software JPL Comet and Asteroid Orbit Determination Package que usa el método numérico DIVA (basado en métodos de Adams de paso y orden variable) con aritmética de cuádruple precisión y una tolerancia de error de 10−18.

La clave de la nueva estimación es el uso de las observaciones de la sonda especial OSIRIS-REx (NASA). Se estima para Bennu un valor GM = 4.8904 ± 0.0009 m³/s², y que su trayectoria está influida por la gravitación de unos 343 cuerpos, como el Sol, los ochos planetas, Plutón, la Luna y otros cuerpos menores; además cuando está a menos de una unidad astronómica de la Tierra se considera que es un geoide (en lugar de una esfera). El punto clave es la estimación del efecto Yarkovsky, el efecto de la irradiación solar sobre un asteroide en rotación (absorción por una de las caras y reemisión por la otra). Esta figura muestra el valor estimado para la variación de la aceleración (da/dt) debida al efecto Yarkovsky; por comparar su magnitud, su efecto sobre Bennu es equivalente «al peso de tres uvas» (según Davide Farnocchia, primer autor del artículo).

OSIRIS-REx ha determinado muy bien la órbita de Bennu y, nos destaca Héctor, las perturbaciones de dicha órbita. Conocer mejor estas últimas es clave para predecir su efecto potencial en los próximos siglos. Será clave el paso de Bennu cerca de la Tierra (a unas cinco veces la distancia Tierra-Luna) el 15 de septiembre de 2135; su efecto sobre la órbita de Bennu es clave para una futura colisión (habrá que esperar a 2135). El artículo es Davide Farnocchia, Steven R. Chesley, …, Dante S. Lauretta, «Ephemeris and hazard assessment for near-Earth asteroid (101955) Bennu based on OSIRIS-REx data,» Icarus 369: 114594 (15 Nov 2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2021.114594; más información divulgativa en Meghan Bartels, «Scientists fine-tune odds of asteroid Bennu hitting Earth through 2300 with NASA probe’s help,» Space.com, 11 Aug 2021.

Nos cuenta Sara que se encontró en 2001 un pequeño cráneo de lepidosaurio en Argentina que se almacenó como PVSJ 698; ahora se publica en Nature su análisis detallado, pues parece relacionado con el origen de los lepidosaurios (animales con escamas como lagartos, lagartijas y serpientes); el nuevo fósil está datado en hace 231 millones de años de antigüedad. El cráneo de Taytalura alcoberi está muy completo y en muy buen estado de conservación; el nombre Taytalura tiene su origen en “tayta” (“padre” en idioma quechua) y “lura” (lagarto en idioma Kakán, hablado por los diaguitas, del noroeste argentino), es decir, el «padre de los lagartos».

El artículo es Ricardo N. Martínez, Tiago R. Simões, …, Sebastián Apesteguía, «A Triassic stem lepidosaur illuminates the origin of lizard-like reptiles,» Nature (25 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03834-3; más información divulgativa Federico Kukso, «Un pequeño cráneo ilumina el enigmático origen de lagartos y serpientes», Agencia SINC, 25 ago 2021.

Nos comenta Héctor que los anillos de los troncos de los árboles registran la actividad solar más extrema. Las partículas más energéticas de origen solar colisionan con la atmósfera produciendo una lluvia de rayos cósmicos; algunos átomos de carbono del tronco de un árbol se pueden excitar pasando a carbono 14. El ¹⁴C se usa en dendrocronología para estimar la edad de los anillos de los árboles; pero si se encuentra una concentración excesiva, la causa más probable es la actividad solar. Así se han determinado que ocurrió un evento extremo entre 5411 a.e.c. y 5410 a.e.c. (que provocó un aumento en un 0.6 % del ¹⁴C atmosférico anual durante varios años). Este evento se usa a los tres más conocidos ocurridos los años 660 a.e.c., 774–775 e.c. y 992–993 e.c.

Se han recolectado muestras de árboles en tres lugares diferentes: un pino longevo (Pinus longaeva) en California, un pino silvestre (Pinus sylvestris), en Finlandia y un alerce europeo (Larix decidua) en Suiza. Se han observado fluctuaciones en la concentración de ¹⁴C compatibles con el ciclo solar de 11 años. Por supuesto, no se puede descartar otras causas, como una cercana explosión de supernova, para explicar las observaciones.

Esta figura muestra las cuatro supertormentas solares más extremas (más que la famosa de Carrington, que no dejó huella de ¹⁴C); falta un evento que fue observado en China en 3372 a.e.c. y 3371 a.e.c., aunque no está aceptado por toda la comunidad científica. En mi opinión, el nuevo es menos claro que los otros tres, pero también es el más antiguo y el que tiene la mayor incertidumbre; futuros estudios tendrán que confirmarlo. Recuerda que cada evento se representa con dos años, por el intervalo de error en la datación por radiocarbono. El artículo es F. Miyake, I. P. Panyushkina, …, L. Wacker, «A Single-Year Cosmic Ray Event at 5410 BCE Registered in ¹⁴C of Tree Rings,» Geophysical Research Letters 48: e2021GL093419 (01 Jun 2021), doi: https://doi.org/10.1029/2021GL093419.

Se ha propuesto la búsqueda de esferas de Dyson en agujeros negros para alimentar civilizaciones. En el campo de la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) se propuso la idea de las esferas de Dyson con técnica para que una civilización muy avanzada aprovechara toda la energía producida por su estrella. Siendo mucho, no sería suficiente para una civilización de Tipo II, que requiere 4 ×10²⁶ W (1 L⊙). ¿Podría hacerse lo mismo con una agujero negro supermasivo con disco de acreción en el centro de una galaxia? Un artículo en arXiv compara seis fuentes de energía: (i) el fondo cósmico de microondas, (ii) la radiación de Hawking, (iii) un disco de acreción, (iv) la acreción de Bondi, (v) una corona y (vi) chorros relativistas. sea necesario. Entre (iii) a (vi), la mayor luminosidad se obtiene en un disco de acreción, alcanzando 10⁵ L⊙, suficiente para mantener una civilización de Tipo II.

Este tipo de esfera de Dyson podría recolectar energía en todo el espectro. Así la señal SETI que ofreciera sería visible en el ultravioleta (10–400 nm), óptico (400–760 nm ), infrarrojo cercano (760 nm–5 μm) e infrarrojo medio (5–40 μm) usando telescopios actuales como Galaxy Evolution Explorer Ultraviolet Sky Surveys. Comenta Héctor y yo le secundo, parece sorprendente que un artículo SETI con unas cuantas cuentas de servilleta, muy al estilo de los artículos de Avi Loeb, se haya publicado en la prestigiosa revista MNRAS. Más aún cuando el artículo no está bien escrito; no entendemos cómo ha superado una revisión por pares rigurosa. En cualquier caso, el artículo es Tiger Yu-Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, …, Ting-Yi Lu, «A Dyson sphere around a black hole,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 506: 1723-1732 (01 Jul 2021), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/stab1832, arXiv:2106.15181 [astro-ph.HE] (29 Jun 2021); más información divulgativa en Ian Randall, «Black holes surrounded by massive, energy-harvesting structures could power alien civilizations,» Science News, 16 Aug 2021. Menciona Héctor el artículo de Freeman J. Dyson, «Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation»

Y pasamos a señales de los oyentes. Juan Manuel Cruz​ pregunta «la energía oscura ¿tiene visos de poder ser utilizada como energía «normal»?» Contesto que solo es relevante a escala cosmológica y que su densidad de energía a escala humana es tan pequeña que es irrelevante como energía para ser usada en una tecnología práctica.

​Lord Lean pregunta «¿se sabe cómo de grande es el total del universo (no solo el observable)?» Héctor contesta que no; yo contesto que la curvatura plana del universo observable y la ausencia de patrones repetidos en el fondo cósmico de microondas permiten estimar que su tamaño es, como mínimo, entre diez y quince veces el tamaño del universo observable. En un futuro se podrá mejorar esta cota y alcanzar una buena estimación del diámetro de nuestro universo.

Antonio David Bastida Zamora pregunta «¿son lo mismo los metamateriales que los materiales cuánticos? ¿Qué características tienen?» Respondo que en los materiales cuánticos es relevante alguna propiedad cuántica (cuya descripción semiclásica conduce a una estimación inapropiada de sus propiedades). Por otro lado, los metamateriales son materiales «artificiales» construidos a veces de «piezas» de otros materiales y cuyas propiedades más interesantes son las que no se han observado en materiales «naturales». Así un metamaterial puede ser un material cuántico; pero la mayoría de los materiales cuánticos no son metamateriales.

​Cristina Hernandez pregunta varias cosas que intento contestar (aquí de forma más ordenada que en el podcast). «¿Se podría interpretar la hoja del mundo de las cuerdas como campos?» Sí, en teoría de cuerdas la hoja del mundo (worldsheet) se describe de forma cuántica mediante una teoría cuántica de campos 1+1 que es invariante ante transformaciones conformes (CFT por conformal field theory). Así las excitaciones (vibraciones) de las cuerdas son estados cuantizados de dicha teoría conforme de campos.

«¿Y [las cuerdas], como la energía en dichos campos, [es] parecida a la de la gravedad en dimensiones compactificadas?» No entiendo bien la pregunta. La gravitación con dimensiones extra (teoría de Kaluza–Klein) es una teoría clásica; sin embargo, en la teoría de cuerdas los campos conformes son campos cuánticos. Una de las excitaciones de estos campos conformes corresponde a un campo de espín 2, cuya partícula se interpreta como el gravitón, lo que explica la gravitación cuántica como predicción de la teoría de cuerdas.

«¿Y los extremos de las cuerdas abiertas como el comportamiento corpuscular de partículas sin afectar a los modelos?» En teoría de supercuerdas se explican los fermiones aplicando supersimetrías a las cuerdas bosónicas. Hay dos maneras de hacerlo, la más usada es distribuir los campos fermiónicos por toda la cuerda (así la teoría conforme 1+1 tiene una dimensión espacial adicional de tipo fermiónica). La otra manera es asignar los campos fermiónicos a los extremos de las cuerda abiertas; así un mesón formado por un quark y un antiquark se puede interpretar como estas partículas colocadas en los extremos de una cuerda abierta (como estos extremos viven en una D-brana, dichas pertículas vivirían en dicha D-brana, que en el caso de una D3-brana podría corresponder a nuestro universo observable).

«¿El entrelazamiento se puede interpretarse como proximidad absoluta de sucesos (ER/EPR)?» No entiendo bien la pregunta. El entrelazamiento es una correlación entre propiedades cuánticas; a nivel clásico requiere una conexión no local (una comunicación supralumínica) entre los sistemas entrelazados; pero a nivel cuántico dicha correlación se describe como información cuántica compartida entre las partículas, sin que haya necesidad de ningún mecanismo que las conecte (como propone la hipótesis ER/EPR, la existencia de puentes de Einstein–Rosen que a modo de agujeros de gusano conecta los sistemas entrelazados). Repito, en mecánica cuántica el entrelazamiento no tiene ningún misterio y no se requiere ninguna teoría clásica de variables ocultas subyacente (lo que es la hipótesis ER/EPR).

Daniel Caballero​ pregunta «¿cómo va el proyecto ITER? ¿Cuándo estará operativo?» Contesto que la estimación oficial es finalizar la construcción de ITER en 2025 e inyectar el primer plasma antes del 31 diciembre de 2025; en mi opinión la construcción se retrasará hasta 2026 y el primer plasma no se inyectará hasta 2027 (espero equivocarme). ITER estudiará los plamas de deuterio hasta 2037, momento en el que se procederá a los primeros intentos de ignición (Q > 1) y de mantenimiento sostenido de la fusión durante de varios minutos (algo que se debería lograr alrededor de 2040).

Finalmente, Huawei P7 L10 pregunta «​los agujeros negros irradian energía, después del último agujero negro en el espacio irradiando y vaporizado ¿qué quedará en el espacio cero absoluto?» La radiación de Hawking es extremadamente lenta (el universo observable tiene ~10¹⁰ años): un agujero negro de una masa solar se evapora en unos 10⁶⁴ años; los agujeros negros supermasivos se evaporan en escalas de tiempo muy superiores a 10¹⁰⁰ años. No sabemos qué es la energía oscura, pero si su valor es constante (si es la constante cosmológica), y si el espaciotiempo no se inestabiliza antes retornando a un falso vacío primordial (big rip), todos estos agujeros negros estarán aislados en el universo separados por distancias más grandes que el horizonte cosmológico y con las partículas que han emitido rellenando dicho universo observable separadas por distancias enormes (cosmológicas).

¡Qué disfrutes del podcast!



2 Comentarios

  1. Es un placer escucharos. Haré dos puntualizaciones a comentarios de Héctor Socas.*

    En broma mencionó que el Teide no volverá a entrar en erupción porque en Canarias los volcanes son de un solo uso. Supongo que sabe que eso no es así. Es cierto que en Tenerife es más probable una erupción fisural que abra un nuevo cono en alguna de las dorsales (yo vivo debajo de uno), pero el edificio Teide/Pico Viejo tiene una actividad sísmica considerable. Aunque está mucho más asentado que otros volcanes vesubianos, no se descarta una erupción explosiva que lo haga crecer o colapsar, como ha ocurrido otras veces. Y frente a una erupción, en cualquier lugar de la isla, tan importante que obligue a evacuar toda la población, simplemente es imposible. Moriremos.

    Se quejaba, aparte, de la escasa inversión que los Estados dedican a la investigación en energía de fusión nuclear. La respuesta es evidente: Cortoplacismo. Hoy no se invierte en fusión porque hoy no hace falta. Tenemos fisión y/o gas natural para muchas décadas. También es un inconveniente lo que se publicita como un mérito. Si casi todos los países participan y aprovechan la tecnología del proyecto ITER, no aporta una ventaja competitiva para nadie. El mundo (aún) no está organizado para aprovechar algo así. Vivimos una dialéctica de imperios y los imperios invierten en lo que ofrece ventaja frente a los demás.
    Por otra parte, tanto a los gobiernos como a las empresas del sector energético, les interesa promover tecnología que requiera grandes inversiones y control centralizado (frente a la producción distribuida que prometen las renovables). Como escribía Langdon Winner, “Los artefactos tienen política”.

    *Su humor, fino e inteligente, es uno de los alicientes del programa. Me fascina la velocidad de sus ocurrencias. La dirección no podía haber caído en mejores manos.

  2. Francis

    Luego de agotar los elementos de la tierra (cobre, uranio etc) pasaremos a usar los del mar, luego mineria de asteroides? y el reciclaje de los de la tierra mar y espacio, mi pregunta es: una sociedad humana tecnologica muy avanzada (suponiendo que hay una continuidad y no una vuelta a una edad pre tecnica) de donde obtendria sus elementos (cobre etc) una vez agotados todos los de la tierra oceanos y asteroides? podria crear directamente elementos?

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