Podcast CB SyR 369: agua en la Luna desde la ionosfera terrestre, el supervacío de Erídano y gran la mancha fría, y más

Por Francisco R. Villatoro, el 27 mayo, 2022. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science • WMAP ✎ 10

He participado en el episodio 369 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep369: Los Nobel; Magnetosfera y Luna; Erídano y la Mancha Fría Cosmológica», 26 may 2022. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Fe de erratas y reflexiones sobre los Nobel (min 5:00); El controvertido vídeo de Veritasium (28:00); Magnetosfera terrestre y el transporte de iones a la Luna (41:00); La «mancha fría» del fondo cósmico y el supervacío de Erídano (1:20:00); Señales de los oyentes (1:57:30). 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».

Portada gentileza de Manu Pombrol (@manupombrol).

Ir a descargar el episodio 369.

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  Alberto Aparici  @cienciabrujula, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor me toca fe de erratas: en el episodio anterior dije que Schwinger no había recibido el Premio Nobel de Física en 1965 junto a Feynman y Tomonaga; lo confundí con Dyson, que fue el cuarto, que se quedó sin Nobel. Además, por Twitter varios oyentes del programa me han pedido que comente el nuevo vídeo de Derek Muller @veritasium en el que rectifica su vídeo anterior que nominé al Premio Ruido de 2021 (incluso algún fan me ha pedido que me disculpe públicamente por dicha nominación). Obviamente, si quieren disculpas, me disculpo. Pero, la verdad, volveré a nominar al Premio Ruido de 2022 a Muller por su nuevo vídeo.

Cierto es que afirma que se explicó mal, que cometió errores y que no hizo el experimento que tendría que haber hecho (todo ello ya lo comenté en mi apoyo a su candidatura al Premio Ruido); como fan suyo agradezco que lo haga. Pero es que en el nuevo vídeo no explica bien lo que explicó mal, tampoco aclara y corrige todos los errores que cometió, y además realiza un experimento con tubos de cobre en lugar de con cables, sin explicación del porqué (los fans que no sepan por qué se ve obligado a usar tubos de cobre en lugar de cables para que le salga lo que quiere que le salga tendrán que esperar al episodio de Coffee Break con los Premios Señal y Ruido de 2022 donde lo explicaré). En mi opinión el nuevo vídeo es deficiente y no es lo que se espera de un divulgador tan prestigioso y, habitualmente, riguroso como Muller. Por ello me veo obligado a nominarle de nuevo al Premio Ruido de 2022.

Nos comenta Héctor que se ha publicado en Scientific Reports un nuevo origen para el agua de los polos de la Luna; ya lo comentó Aníbal Barca en FaceBook al hilo del titular “La Luna está robando agua a la Tierra”. Los iones de hidrógeno y oxígeno de la parte superior de la atmósfera de la Tierra escapan y son guiados por la magnetosfera terrestre hasta los polos lunares. Allí se recombinan para formar agua y se congelan (la temperatura es de unos 100 K) contribuyendo a las grandes reservas de hielo de agua que hay en dichos polos. Además, a una profundidad entre 100 y 2000 metros podría haber agua líquida (absorbida por los poros del regolito lunar).

Las medidas del orbitador lunar Kaguya (JAXA), antes conocida como SELENE, han mostrado que hay iones de oxígeno O⁺ con energías entre 1 y 10 keV originados en la ionosfera terrestre, llevados a la Luna por el campo geomagnético. Los observaciones del satélite ACE (Advanced Composition Explorer) muestran que el viento solar trae iones de oxígeno multicargados (O⁵⁺, O⁶⁺, O⁷⁺, y O⁸⁺), pero una cantidad despreciable de O⁺. En la «magnetocola» se estima un flujo de iones de (2.1–2.6) × 10⁴ cm²/s, sobre todo de H⁺ y O⁺ con energías de unos 0.3 eV; el flujo de iones alcanza un máximo de unos 10²⁵ iones/s (en los máximos de actividad solar) y un valor medio de ~5 × 10²⁴ iones/s. Un cálculo de servilleta en el artículo estima que se han acumulado en la Luna en los últimos 3500 millones de años unos ~ 3500 km³ de agua terrestre (por comparar, el lago Vostok en la Antártida tiene unos ~ 5400 km³ de agua). Obviamente, la mayor parte del agua lunar fue depositada por asteroides y cometas que chocaron con la Luna (sobre todo en el Bombardeo Tardío hace unos 3.500 millones de años).

En el artículo se analizan datos gravimétricos lunares obtenidos por la misión GRAIL (publicadas como los modelos lunares GRGM1200A40 (https://doi.org/10.1002/2014GL060027) y GL1500E41 (https://doi.org/10.1002/2013GL059066). Dichos datos sobre el potencial gravitacional lunar son asociados a la topografía lunar obtenida con el altímetro LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) del LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), que alcanza una precisión nominal en altitud de ~ 10 cm. Héctor confiesa que tiene dudas sobre este análisis, pero que si fuera correcto sería revolucionario. El artículo está muy mal escrito y nos surgen a todos dudas sobre cómo ha podido ser publicado (aunque Scientific Reports solicita a los revisores una revisión por pares laxa que muchas veces conlleva la publicación de artículos «casi ilegibles»).

El nuevo estudio se puede resumir en una serie de cálculos de servilleta, como la estimación de que el 1 % de todo lo que escapa de la atmósfera de la Tierra llega a la Luna; sobre todo cuando la Luna pasa por la cola de la magnetosfera terrestre, algo que ocurre 5 de cada 28 días del ciclo lunar. Por supuesto, muchos medios han exagerado hasta el extremo, afirmando que la «Tierra ducha a la Luna», lo que no tiene ningún sentido. El artículo es Gunther Kletetschka, Jaroslav Klokočník, …, Kurosh Karimi, «Distribution of water phase near the poles of the Moon from gravity aspects,» Scientific Reports 12: 4501 (16 Mar 2022), doi: https://doi.org/10.1038/s41598-022-08305-x.

Me pide Héctor que comente una noticia de febrero que ya apareció en este blog: «DES observa el supervacío de Erídano relacionado con la gran mancha fría en el fondo cósmico de microondas» (LCMF, 03 feb 2022). La gran macha fría en la constelación de Erídano (Eridanus) es la mayor anomalía entre las anisotropías térmicas del fondo cósmico de microondas. Un gran supervacío (R ≳ 200 h⁻¹ Mpc) en z ≈ 1 podría explicarla, como ya se propuso en 2014. Usando el efecto Sachs–Wolfe integrado en la dirección de Erídano se excluyó la existencia de supervacíos con z ≳ 0.3; pero en 2015 se encontró un supervacío cercano a z ≈ 0.15, el llamado supervacío de Erídano. Su área proyectada es suficiente para explicar la gran mancha fría, pero su efecto de Sachs–Wolfe integrado (AISW = ΔTobs/ΔTΛCDM) es de solo AISW ≈ 1, suficiente para explicar una fluctuación térmica ΔT ≈ −20 μK, algo así como entre un 10 % y un 20 % de la gran mancha fría. La colaboración DES (Dark Energy Survey) apunta a que este vacío contribuye pero no explica la gran mancha fría.

La gran mancha fría (Cold Spot) fue observada en 2005 en el mapa del CMB del telescopio espacial WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA y fue confirmada por el telescopio espacial Planck de la ESA. En su centro alcanza una anomalía térmica de ΔT ≈ −150 μK que implica una fluctuación térmica de unas tres sigmas de significación estadística respecto a la distribución gaussiana de las anisotropías térmicas observada. Desde su descubrimiento se han propuesto varias explicaciones (algunas usando nueva física), pero en la actualidad solo se consideran tres hipótesis razonables: (1) como solo tiene tres sigmas, podría ser una simple fluctuación estadística, que no necesita mayor explicación; (2) podría existir un gran supervacío en la dirección de Erídano que deformara el mapa de anisotropías térmicas localmente y explicara casi el 100 % de la anomalía ΔT; y (3) una explicación combinada de las otras dos, así bastaría un supervacío que explicara menos del 50 % de la anomalía ΔT, acompañado de una fluctuación térmica a menos de dos sigmas. Hoy en día todo apunta a que esta última explicación es la más razonable.

El artículo es A Kovács, N Jeffrey, …, J Weller, «The DES view of the Eridanus supervoid and the CMB cold spot,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 510: 216-229 (Feb 2022), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3309arXiv:2112.07699 [astro-ph.CO] (14 Dec 2021); más información divulgativa en Ethan Siegel, «Our Universe is normal! Its biggest anomaly, the CMB cold spot, is now explained,» Big Think, Starts With a Bang, 01 Feb 2022 (a pesar del titular, el último párrafo de la pieza de Ethan afirma que aún no se ha explicado dicha anomalía).

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Roberto Gutiérrez pregunta: «Gastón, siempre te pregunto si al final la cuenta de la densidad total del universo da para valorar la posibilidad de que vivamos dentro de un agujero negro o no». Debería contestar Gastón, pero contestamos los demás. Comentamos que no tiene sentido comparar el universo con un agujero negro (o un agujero blanco); el espacio es prácticamente plano, cuando en un agujero negro (o blanco) la curvatura crece sin cota.

Roberto se refiere a que el cálculo del radio de Schwarzchild del universo observable a partir de su densidad media resulta coincidir con el radio del universo observable, pero esto es una simple casualidad. Nuestro universo es plano, por lo que su densidad es muy próxima a la crítica (que coincide con la densidad de colapso a un agujero negro). Si no hubiera energía oscura, si la densidad fuera un poco mayor que la crítica, el universo se contraería, es decir, colapsaría, como ocurre con la materia/energía que acaba formando un agujero negro. Pero nuestro universo tiene la densidad crítica gracias a la energía oscura y por ello nuestro universo no se contraerá ni colapsará. En resumen, la coincidencia de densidades es una simple casualidad. 

Pollete​ pregunta: «¿Otras civilizaciones si existen están viendo ese supervacio o es algo que vemos nosotros por perspectiva?» Si están suficientemente cerca (como en un volumen de un 10 % del universo observable) verán el mismo supervacío, pero desde otra perspectiva. Si están más lejos tendrán dificultades para verlo. Si están mucho más lejos no lo verán. 

Cebra pregunta: ¿Por qué aumentar el hidrógeno en el Mar Menor mejora la contaminación?» Dice Alberto que se refiere a un titular de un periódico sobre una empresa que quiere instalar plantas de generación de hidrogeno usando energía solar (hidrógeno verde) en el Mar Menor. Así se dejaría de usar agua para regadíos… Alberto dice que todo esto es un simple eslogan publicitario de una empresa, nada más. 

Cuan Tin​ pregunta: «¿El mayor premio del ruido de la cosmología no es que lambda se introdujo para evitar la expansión del universo o que la las ecuaciones de la TGR predicen la expansión del universo?» Comento que Einstein introdujo la constante cosmológica porque en aquella época todo el universo estaba formado por la Vía Láctea y una serie de nebulosa que la rodeaban; todo el universo era estático, pero sus ecuaciones sin dicha constante predecían un universo en expansión o en contracción. Pocos años más tarde se descubrió que había otras galaxias y unos años más tarde que el universo estaba en expansión. Así la constante resultó ser innecesaria y Einstein decidió no incluirla más en sus ecuaciones. 

Jaume Lorente​ pregunta: «Nuestras matemáticas son en base 10 porque… tenemos 10 dedos. Supongo que unas matemáticas con base impar serían mucho peores. ¿Pero hay alguna otra base que podría ser mejor? ¿8 o 16?» Contesta Alberto sobre la historia de la numeración y lo accidental de la elección de la base usada por una civilización. Contesto que Shannon demostró que la base óptima es el número e = exp(1) = 2.72, pues es la que más información contiene (calculada con la entropía de la información) para un número dado de dígitos; así, la base óptima es el número 3 (dígitos ternarios). 

Cuan Tin​ pregunta: «¿Por qué el profesor Francis quiere suprimir la singularidad, si según el teorema de Penrose no puede haber una inflación suficiente(mente) fuerte sin una previa singularidad?» Héctor comenta que estos teoremas se basan en ciertas hipótesis, luego su aplicabilidad están condicionada a ellas. Yo comento que, por ejemplo, existen soluciones cosmológicas sin singularidad (como las encontradas por el físico español Senovilla) que incumplen algunas de las hipótesis de dichos teoremas. 

Además, comento que los teoremas de singularidad de Penrose y Hawking nos dicen que en ciertas circunstancias aparecen singularidades en las soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, lo que significa que en dichas circunstancias a un régimen en el que dichas ecuaciones no son aplicables. En ningún caso sugieren que las singularidades sean físicas. Solo nos indican donde hay que ir más allá de la relatividad general, es decir, dónde debemos recurrir a una teoría cuántica de la gravitación. 

Y esto es todo por hoy. ¡Qué disfrutes del podcast!



10 Comentarios

  1. Respecto a los Nobel.

    Hola, en mi humilde opinión, creo que los premios Nobel deberían de darse cuando sea relevante para la ciencia, no cada año, como si fuese Eurovision y deberían de marcar unos objetivos, es decir, al que descubra por ejemplo la materia oscura le daremos un Nobel , pero no cada año por obligación, creo que eso daría más prestigio a los premios.

    Gracias y un saludo.

  2. Francis, dices en el podcast (minuto 2:20:20) que Einstein introdujo la constante cosmológica en 1917 para evitar que su modelo de universo se expanda o se contraiga y que, posteriormente, Lemâitre, Fridman y otros «publicaron los resultados sin incluir la constante». En realidad, ESTO ÚLTIMO, no fue exactamente así:

    Pocos meses después de la publicación de Einstein, Willem de Sitter presentó un segundo modelo cosmológico, Sobre la teoría de la gravitación de Einstein y sus consecuencias astronómicas de 1917, el cual, no solo incluye la constante cosmológica, sino que esta es el elemento determinante del modelo, pues es un universo vacío de materia y dominado por lambda.

    Luego, en 1922, Fridman publicó su artículo Sobre la curvatura del espacio (hay traducción aquí. En él, Fridman mantiene la constante cosmológica, como se puede ver en las fórmulas (4) y (5) y, además, en el resto del artículo, analiza el comportamiento del modelo según diferentes intervalos de valor de lambda.

    Por último, en 1927, Lemâitre publicó su artículo Un universo homogéneo de masa constante y radio creciente que da cuenta de la velocidad radial de las nebulosas extragalácticas. En él, Lemâitre mantiene la constante cosmológica, como se puede ver en las fórmulas (2) y (3).

    Como se ve, en todos los casos se mantiene la constante cosmológica. La diferencia, pues, no está en la presencia o ausencia de la constante cosmológica, sino que, en los casos de Einstein y de Sitter, se le asigna un valor que garantiza un universo estacionario, mientras que en los casos de Fridman y Lemâitre, se trata de modelos que evolucionan con el tiempo.

  3. Francis, «El cuento de la princesa Kaguya» de Studio Ghibli; no te la pierdas, para ver en familia con varias moralejas que te hacen pensar. Ahora mismo creo que anda por Netflix.

    Los dos Videos de Veritasium no – se – entienden…Te quedas con la idea general de que es el campo el que produce el efecto deseado, pero nada más, de resto sales igual…Me está empezando a dar un poco de rabia este divulgador, la verdad, porque con el de la medida de la velocidad de la luz tampoco fue muy honesto.

    Otra que uno no sabe ya si es deshonestidad o simplemente vive en su propio mundo de fantasía y palmeros es Sabine Hossenfelder…el final de su último video sobre caos en MQ…

    1. Existen otros vídeos de Veritasium donde no solo es poco honesto, sino que directamente miente. Hace unos meses hizo uno sobre una clásica ilusión óptica, el trapecio de Ames. Él construyó una versión gigante en su casa y, de pie junto al artefacto, empezó con exuberantes exclamaciones del tipo «¡pero qué está pasando!, ¡una locura!, ¡bla bla bla!». El problema es que esas ilusiones solo funcionan en pequeño y cuando las miras con un ojo a través de un diafragma estrecho… o en vídeo; es decir, la ilusión se da solo cuando no tienes pistas sobre la profundidad y tu cerebro tiene que adivinar qué pasa: si puedes usar información del enfoque de tus ojos y la visión binocular, la ilusión no sucede. Resumiendo, con esas exclamaciones el bueno de Derek estaba mintiendo con todos sus dientes…

      En fin, una pena. El señor Muller tiene talento para explicar, pero no lo está usando bien.

    2. Hola, pido perdón, pero creo que el ratón está jugando con el Tigre,
      me está enganchando ¨La Mujer Del Viajero En El Tiempo¨ un
      ¨remake¨.
      Algo que un amigo conoce muy bien.

      Un saludo y gracias.

    3. Nick Lucid (The Science Asylum) lo explicó mejor… un año antes… en un vídeo mucho más breve, porque no se necesita más… y con su inefable estilo de «científico loquillo» 😀

      31 Ene 2019 — https://youtu.be/C7tQJ42nGno

      «Por algo» Veritasium lo enlazó en la descripción de sus dos vídeos «polémicos»…

      19 Nov 2021 — youtu.be/bHIhgxav9LY
      29 Abr 2022 — youtu.be/oI_X2cMHNe0

      Lo que no sé es si lo enlazó antes o después de la «polémica» 😉

      1. Gracias, Pelau. Nick confiesa que no ha cuidado la dirección del vector de Poynting, pero aun así no comete los errores de Derek. Si vas a hablar del vector de Poynting tienes que cuidar mucho el cálculo de su dirección (en mi opinión, claro).

    4. Y nuestra «amiga» Sabine… es que al final hasta me cae simpática 🙂

      Por ejemplo, en este vídeo acerca de warp drives…
      https://youtu.be/YdVIBlyiyBA

      2:15 — Hay tres tipos diferentes de «cosas» extrañas que nunca hemos visto y que pueden ser necesarias para los warp drives. Hay (a) «cosas» que tienen densidad de energía negativa, (b) «cosas» que tienen un extraño comportamiento gravitacional que puede parecer repulsivo, y (c) «cosas» que se mueven más rápido que la velocidad de la luz.

      2:34 — El peor tipo de «cosa» extraña es ese con la densidad de energía negativa, no sólo porque nunca lo hemos visto sino también porque haría que el vacío fuera inestable […] Lo marcaremos con un pulgar abajo rojo.

      3:01 — Las «cosas» repulsivas no son tan malas. De hecho, los físicos tienen algunas teorías sobre esas «cosas» repulsivas, aunque no hay evidencia de que existan realmente […] Marcaremos eso con un pulgar abajo naranja.

      Y me arrancó una sonrisa, para qué voy a mentir 🙂 En fija su apreciación de que «no son tan malas» no tiene nada que ver con el hecho de que ella haya «jugado» con modelos cosmológicos con masas negativas 😀

  4. Hola, lo curioso es que la A y la C se parecen,
    La A es lenta y tiene que esperar.
    La C no tiene prisa, pero tiene que esperar.
    La B tiene muchas luces, pero está un poco perdida
    en la oscuridad.
    Me gusta la C, pero no tengo mucha prisa,
    y todo el tiempo del mundo.

    Un saludo y gracias.

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