He participado en el episodio 335 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Ep335: Tricoleucemia; Galaxias; Agujeros Negros; Fotones y Neutrinos; Simetría CPT; Falacias y Estadísticas», 30 sep 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Tricoleucemia (min 5:00); Supernova disparada por agujero negro (27:00); Rayos gamma blandos y neutrinos superenergéticos (42:00); Galaxias tempranas sin formación estelar (1:03:00); Positrones y simetría CPT (1:15:00); Errores estadísticos y el «look elsewhere effect» (1:39:00); Señales de los oyentes (2:06:30). 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 335.

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, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación, Héctor me pide que comente mi estado de salud: padezco tricoleucemia (leucemia de linfocitos pilosos), un cáncer líquido (que afecta a las células de la sangre) de los linfocitos B, que no maduran correctamente y pasan a un estado «piloso» (al microscopio están rodeados de una especie de corona solar en forma de vellosidades). Los linfocitos B pilosos se acumulan en el bazo, que crece hasta superar el tamaño del hígado. Esta enfermedad rara (en EEUU se estiman unos 1000 nuevos casos anuales) suele aparecer alrededor de los 50 años en hombres (solo el 25 % de los afectados son mujeres). Descrita por primera vez en 1958, la terapia basada en análogos de la purina (como la cladribina), que se usa desde principios de la década de 1990, se considera uno de los tratamientos de más éxito de la historia de la oncología. Dicho tratamiento cronifica esta enfermedad, por lo que los pacientes mueren con tricoleucemia, pero no por causa de ella. Por cierto, el tratamiento funciona muy bien en pacientes con la mutación en el proto-oncogén BRAF V600E, presente en el 95 % de los casos (para la tricolucemia variante, sin esta mutación, el tratamiento es menos eficaz).

El tratamiento actual recomendado evita la extirpación del bazo (la terapia habitual hace décadas) combina quimioterapia (con un análogo de la purina, como la cladribina) con inmunoterapia (con un anticuerpo monoclonal anti-CD20, como el anticuerpo monoclonal rituximab). Si todo va bien, el tratamiento debe ser aplicado cada 10–15 años, así se cronifica este síndrome y los pacientes pueden hacer una vida más o menos normal. El problema del tratamiento es que provoca una fuerte inmunodepresión que exige extremar las medidas de prevención para evitar cualquier tipo de contagio (no solo por covid-19, sino también por cualquier otra infección oportunista, como resfriados, gripe, infecciones bacterianas, etc.).

Más información en Jan-Paul Bohn, Stefan Salcher, …, Dominik Wolf, «The Biology of Classic Hairy Cell Leukemia,» Int. J. Mol. Sci. 22: 7780 (21 Jul 2021), doi: https://doi.org/10.3390/ijms22157780; Robert J. Kreitman, Wyndham Wilson, …, Maryalice Stetler-Stevenson, «Cladribine with Immediate Rituximab for the Treatment of Patients with Variant Hairy Cell Leukemia,» Clin. Cancer Res. Clinical Cancer Research 19: 19: 6873-6881 (2013), doi: https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-13-1752; M. D. Pescovitz, «Rituximab, an Anti-CD20 Monoclonal Antibody: History and Mechanism of Action,» Am. J. Transplant. 6: 859-866 (2006), doi: https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2006.01288.x; entre muchos otros.

Héctor nos resume de forma breve la situación actual del volcán en La Palma y de la nueva erupción en Hawaii. Comenta también la situación del TMT (Telescopio de Treinta Metros) que con los sobrecostes debidos a los retrasos por múltiples razones está en la cuerda floja. A mi pregunta al respecto, Héctor confiesa que no descarta que se pueda cancelar este megaproyecto; nadie desea que ocurra, pero muchas circunstancias están concurriendo en dicha lamentable dirección.

Nos cuenta Gastón que se ha observado una supernova disparada por la intromisión de un agujero negro. La supernova VT 1210+4956 fue descubierta en 2017 por VLASS (Very Large Array Sky Survey) y observada por HST (Telescopio Espacial Hubble). Además, resulta que MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image) a bordo de la ISS (Estación Espacial Internacional) había detectado una ráfaga de rayos X cuyo origen se asigna a este objeto en 2014. Junto con el análisis de la onda de choque producida todo apunta a una colisión estelar de un objeto compacto, como un agujero negro o una estrella de neutrones, contra una estrella.

La velocidad de la onda de choque observada es muy baja, sin embargo, su energía es muy elevada. Se interpreta que era un sistema estelar binario, en el que la estrella más masivo explotó como supernova dando lugar a un agujero negro o a una estrella de neutrones; el objeto compacto siguió orbitando a su compañera, acercándose a ella hasta que hace unos 300 años (según el modelo) entró en la atmósfera del compañero. En este punto, la interacción comenzó a expulsar gas desde el compañero hacia el espacio; el gas expulsado, en espiral hacia afuera, formó un anillo en forma de rosquilla en expansión, llamado toro, alrededor del par.

Finalmente, el objeto compacto se abrió camino hacia el interior del núcleo de la estrella compañera, interrumpiendo la fusión nuclear y produciendo la energía que evitó que el núcleo colapsara por su propia gravedad. Cuando el núcleo colapsó, se formó un disco de material en órbita que propulsó un chorro de material hacia afuera a velocidades cercanas a la de la luz, perforando su camino a través de la estrella. Lo que se ha observado son los rayos X que produjo este chorro gracias al instrumento MAXI a bordo de la ISS.

El núcleo de la estrella colapsó y dio lugar a una supernova que se observó en 2014; el material expulsado por la explosión de la supernova de 2014 se movió mucho más rápido que el material ya había sido arrojado por la estrella compañera. VLASS observó el objeto cuando la explosión de la supernova estaba en colisión con ese material,  causando ondas de choque con una emisión en radio muy brillante. Todas las piezas encajan tan bien que esta explicación parece la única razonable para todas las observaciones; aún así hay que ser cautos, pues se trataría de la primera observación de estos fenómenos y hay que esperar a futuras observaciones para corroborar todos los detalles.

El artículo es D. Z. Dong, G. Hallinan, …, S. R. Kulkarni, «A transient radio source consistent with a merger-triggered core collapse supernova,» Science 373: 1125-1129 (03 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abg6037, arXiv:2109.01752 [astro-ph.HE] (03 Sep 2021). Se ha propuesto una explicación alternativa en Zong-Kai Peng, Zi-Ke Liu, Bin-Bin Zhang, «GRB 200826A: Collapse of a Thorne-Zytkow-like Object as the Aftermath of a WD-NS Coalescence,» arXiv:2109.06041 [astro-ph.HE] (13 Sep 2021).

El universo está relleno de un fondo difuso de rayos gamma en la escala MeV (10⁶ eV) y de un fondo de neutrinos en la escala PeV (10¹⁵ eV) cuyos orígenes se desconocen. Un nuevo artículo en Nature Communications propone una explicación a ambos. Los núcleos galácticos activos de baja luminosidad tienen flujos de acreción calientes (10¹⁰ K), también llamados flujos de acreción radiativamente ineficientes; los electrones calientes en estos flujos emiten radiación sincrotrón (que explica la radiación infrarroja y en ondas de radio); a través de un proceso de comptonización estos fotones de sincrotrón dan lugar a fotones de rayos gamma blandos (hasta ~3 MeV). Además, los protones en estos flujos se aceleran y emiten de forma eficiente neutrinos via interacciones hadrónicas; así se explican de forma simultánea la emisión de rayos gamma y de neutrinos. El análisis de las diferentes escalas de estos procesos permite explicar el espectro observado.

El artículo es Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Péter Mészáros, «Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos,» Nature Communications 12: 5615 (23 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-25111-7, arXiv:2005.01934 [astro-ph.HE] (05 May 2020).

Se ha publicado en Nature un estudio de seis galaxias muy antiguas que no muestran formación estelar debido a falta de gas que la alimente. La formación de estrellas en la mitad de las galaxias masivas finalizó cuando el universo tenía unos 3000 millones de años (hace unos once mil millones de años); una causa razonable es el agotamiento del gas. El efecto de lente gravitacional permite estudiar la distribución de gas en galaxias lejanas. ALMA ha observado en radio (1.3 mm) la emisión de polvo de 6 galaxias lensadas (del catálogo REQUIEM, REsolving QUIEscent Magnified galaxy survey); el lensado magnifica en un factor 2.7 (MRG-M1423) hasta 30 (MRG-M1341) las ondas de radio que recibimos de estas galaxias. En cuatro de estas galaxias no se detecta emisión de polvo (el límite superior 0.0001 veces la masa estelar), cuando se debería haber observado (en la Vía Láctea el gas molecular es unas 0.01 veces la masa estelar, dos órdenes de magnitud mayores que las observaciones).

El estudio concluye que el agotamiento del gas (quenching) es responsable del cese de la formación de estrellas en una gran fracción de galaxias con alto desplazamiento al rojo. El artículo es Katherine E. Whitaker, Christina C. Williams, …, Francesco Valentino, «Quenching of star formation from a lack of inflowing gas to galaxies,» Nature 597: 485-488 (22 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03806-7, arXiv:2109.10384 [astro-ph.GA] (21 Sep 2021).

Un experimento estima la violación de la simetría CPT usando ortopositronio. El positronio es un sistema ligado de un electrón y un positrón; su nivel fundamental es un estado singlete con antiparalelos (s=0 y m=0), llamado parapositronio ¹S₀1, con una vida media de 125 picosegundos; su primer nivel excitado es un estado triplete, con espines paralelos (s=1 y m=−1,0,1), llamado ortopositronio ³S₁, con una vida media de 140 nanosegundos. El ortopositronio se desintegra en tres fotones lo que puede usarse para medir la (posible) violación de la simetría CPT (C por conjugación de carga, P por paridad (reflexión espacial) y T por inversión temporal); el teorema CPT afirma que toda teoría cuántica de campos unitaria e invariante Lorentz es CPT; así, la (posible) violación de CPT es una señal de física más allá del modelo estándar.

La desintegración del ortopositronio (o-Ps) en tres fotones (e⁺ e⁻ → o-Ps → γ γ γ) presenta una distribución angular y de polarización de los fotones muy concreta (relacionada con la polarización del ortopositronio); cualquier violación de la invariancia Lorentz o la simetría CPT resultará en una distribución anómala de dichos ángulos. En el experimento se usa un positrón que emite por radiactividad beta un ión de sodio-22 (²²Na → ²²Ne* e⁺ ν, ²²Ne* → ²²Ne γ); por ello la señal se detecta mediante una coincidencia de cuatro fotones. La idea fue propuesta en 1988 y hasta se había logrado una sensibilidad de 3 × 10⁻³, pero en teoría se podría alcanzar hasta 10⁻⁹. El nuevo experimento usa un dispositivo PET (positron-emission-tomography) modificado, logrando una sensibilidad de 10⁻⁴. En agosto de 2018, durante 26 días, se acumularon 7.3 × 10⁶ candidatos a eventos usando una fuente de ²²Na con 10 MBq.

La asimetría observada es de <O_CPT> = 0.00025 ± 0.00036, que es compatible con cero (el error está dominado por la incertidumbre estadística); este valor mejora la medida previa <OCPT> = 0.00067 ± 0.00095. Se espera que en un futuro no muy lejano se logre alcanzar una sensibilidad de 10⁻⁵ (acumulando más estadística). El artículo es P. Moskal, A. Gajos, …, W. Wiślicki, «Testing CPT symmetry in ortho-positronium decays with positronium annihilation tomography,» Nature Communications 12: 5658 (27 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-25905-9.

Me pide Héctor que hable de una pieza en mi blog, «La falacia de la evidencia incompleta en física de partículas: el supuesto nuevo escalar a 151 GeV/c²» (LCMF, 08 Sep 2021). Si buscas bien entre las colisiones del LHC acabarás encontrando coincidencias en ATLAS y CMS a más de cinco sigmas locales (aunque muchas menos globales). En arXiv se publicó así el «descubrimiento» de un bosón escalar neutro con una masa de 151.1 GeV/c² observado a 5.1 sigmas locales al combinar colisiones en los canales de desintegración pp → γγ, y pp → Zγ → ℓℓγ (que se usan en el estudio de las desintegraciones del bosón de Higgs). Obviamente, los físicos de las colaboraciones ATLAS y CMS descartan que haya nueva física en estos excesos locales, simples fluctuaciones estadísticas. Sin embargo, quien busca unos minutos de gloria en redes sociales publica en arXiv su «descubrimiento» (que no creo que llegue a publicarse en ninguna revista científica del área). El preprint es Andreas Crivellin, Yaquan Fang, …, Qiyu Sha, «Accumulating Evidence for the Associate Production of a Neutral Scalar with Mass around 151 GeV,» arXiv:2109.02650 [hep-ph] (06 Sep 2021).

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Scorpio Pucela pregunta: «¿Qué relación tiene el espín con el número de campos que forman la partícula? ¿Cambia esta relación si se trata de una partícula con masa o si es sin masa?» Un bosón masivo (m>0), partícula de espín s entero, es la excitación de un campo cuántico con 2 s + 1 componentes; así una partícula de espín 0 (escalar) tiene 1 componente, una de espín 1 (vectorial) tiene 3 componentes y una de espín 2 (tensorial) tiene 5 componentes. Un femión masivo (m>0), partícula de espín s semientero, es la excitación de un campo cuántico con 2 (2 s + 1) componentes, la mitad para la partícula y la otra mitad para la antipartícula; así un fermión de espín 1/2 (como el electrón o los quarks) tiene 4 componentes y un fermión de espín 3/2 (como el potencial gravitino) tiene 8 componentes. Todas las partículas sin masa (sean bosones o fermiones), sin importar su espín, tienen 2 componentes (transversales a la dirección de movimiento), ya que se mueven exactamente a la velocidad de luz (por lo que no pueden tener componentes longitudinales).

Snitzes pregunta: «¿Qué información lleva o qué mecanismo utiliza un fotón virtual para provocar una interacción atractiva o repulsiva? Siempre he escuchado la explicación de la transferencia de momento, pero esto solo aplicaría si la interacción fuera siempre repulsiva». Contesto que la idea de un fotón virtual intercambiado entre dos fermiones es solo una interpretación de un formalismo matemático y que no debe pensarse como un mecanismo físico; así no tiene sentido físico identificar qué información o qué mecanismo microscópico diferencia un fotón virtual que media una interacción atractiva o repulsiva. Los fotones virtuales se introdujeron para poder usar una teoría de perturbaciones para describir (hoy en día con diagramas de Feynman) la interacción del campo. Contesta Gastón que en la interpretación de fotones virtuales transfieren momento lineal entre las partículas que los intercambian, pudiendo ser tanto positivo como negativo, es decir, produciendo tanto repulsión como atracción; sin embargo, destaca que esto es solo una interpretación del formalismo, coincidiendo conmigo en ello.

Néstor Martínez pregunta: «Lo dicho por Gastón acerca de los agujeros negros implica que un agujero negro sin acretar en el vacío aún sería detectable por como calienta el vacío?» Contesta Gastón que los agujeros negros astrofísicos son cuerpos con una temperatura tan baja que es irrelevante para su entorno. El proceso que comentó Gastón de calentamiento en el disco de acreción es debido al movimiento de caída en espiral de los átomos hacia el horizonte; se aceleran y ganan energía, ionizándose dando lugar a un plasma con electrones y núcleos separados, que se siguen acelerando hasta adquirir alta energía, por lo que los electrones radian sincrotón y se observa la dispersión de tipo Compton. En todo este proceso es irrelevante la temperatura del agujero negro.

¡Qué disfrutes del podcast!