He participado en el episodio 412 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep412: Hiperlumínico; Galaxias; Proteínas Aberrantes; Doble Rendija Temporal; Hidrógeno Metálico», 20 abr 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: Sobre Coffee Break (min 4:00); Sabine Hossenfelder y el viaje hiperlumínico (15:00). Cara B: Galaxias tempranas observadas por el JWST (min 1:00); ADN no codificante y proteínas aberrantes (33:00); Doble rendija en el tiempo (1:09:00); Hidrógeno metálico (1:28:00); Señales de los oyentes (1:38:00). Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

Descargar episodio 412 Cara A.

Descargar episodio 412 Cara B.

Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Sara Robisco Cavite @SaraRC83, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @eMuleNews. 

Tras la presentación, Héctor realiza unos comentarios sobre el podcast; se dividirán los episodios en dos partes (cara A para la primera hora y cara B para el resto). Además, responde a un comentario en iVoox («este podcast está mantenido por el IAC porque somos unos progres»); este podcast se desvinculó del IAC como efecto colateral de los tejemanejes de Carlos López-Otín. Héctor ha decidido (de acuerdo con los demás) clausurar los comentarios en iVoox.

También nos presenta una fe de erratas, pues no dijo correctamente que IM2 fue identificado como objeto interestelar por Eloy Peña-Asensio, Josep M. Trigo-Rodríguez, Albert Rimola, «Orbital Characterization of Superbolides Observed from Space: Dynamical Association with Near-Earth Objects, Meteoroid Streams, and Identification of Hyperbolic Meteoroids,» The Astronomical Journal 164: 76 (02 Aug 2022), doi: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac75d2, arXiv:2206.03115 [astro-ph.EP] (07 Jun 2022).

A petición de algunos oyentes comentamos el último vídeo de Bee (el apodo de Sabine Housenfelder en su propio blog) sobre la posibilidad de los viajes superlumínicos. Bee afirma que la relatividad especial no prohíbe la existencia de los taquiones; solo implica que hay una barrera infranqueable entre los bradiones (bradyons) y los taquiones (tachions). Además, afirma que en relatividad general, la existencia de curvas espaciotemporales cerradas no implica violaciones de la causalidad (paradojas cronológicas como la de asesinar a nuestro abuelo cuando es un crío). En su opinión, no se puede descartar que los viajes superlumínicos sean permitidos por la futura teoría cuántica de la gravitación.

Como es obvio, se trata de un salto al vacío de Bee con el que ni Héctor ni yo estamos de acuerdo; en física cuántica los taquiones son inestables, luego no existen, y las curvas espaciotemporales cerradas también lo son, luego tampoco existen, luego no hay ninguna opción a que una futura teoría cuántica de la gravitación permita los viajes en el tiempo. La boutade de Bee solo pretende imitar a las boutades sobre alienígenas de Avi. La verdad, tanto Héctor como yo somos admiradores de Bee y su labor divulgativa; pero no nos gusta la dirección en la que se está encaminando. Así que nos explayamos hasta quedarnos a gusto, pero ocupando toda la primera hora (cuando iba a ser algo breve). Tenemos que pedir perdón a quien no interesen estos asuntos de prensa rosa en divulgación.

Me toca comentar un artículo de van Dokkum en Nature sobre galaxias tempranas más masivas de lo esperado según el modelo cosmológico LCDM. El primer autor es Ivo Labbé (Universidad Tecnológica de Swinburne, Melbourne, Victoria, Australia) y el segundo es Pieter van Dokkum (Universidad de Colorado, Boulder, EEUU); el artículo es Ivo Labbé, Pieter van Dokkum, …, Bingjie Wang, «A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang,» Nature 616: 266-269  (22 Feb 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05786-2, arXiv:2207.12446 [astro-ph.GA] (22 Feb 2023). En el nuevo artículo se seleccionan una serie de galaxias observadas por el JWST en el programa CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) con desplazamiento al rojo fotométrico entre 7 < z < 9 (a confirmar por el método espectrométrico) con una masa aparente entre 10¹⁰ y 10¹¹ M_⨀ (masas solares). Esta masa es mucho mayor de la esperada para galaxias de esta época (7 < z < 9 equivale a cuando el universo tenía entre 500 y 700 millones).

Las galaxias masivas candidatas con alto z se han identificado gracias a sus dos seleccionado Seleccionamos galaxias masivas candidatas con altos desplazamientos al rojo mediante la identificación de galaxias con una doble rotura (caída de luminosidad) asociadas a la rotura Lyman a λ  = 1,216 Å, y a la rotura de Balmer a λ  ≈ 3.600 Å. Se han usado los filtros de NIRCam y para los desplazamiento al rojo se han usado tres códigos: EAZY, Prospector-α y Bagpipes (con cinco configuraciones). La galaxia 38094 a z  = 7.5 parece tener una masa de M_∗  ≅  10¹¹ M_⨀, más masiva que la Vía Láctea actual. Para z ~ 8 la masa es unas 20 veces la esperada y para z ~ 9 es unas 1000 veces; por supuesto, si los z y las masas son correctas.

Hay muchas cuestiones en la metodología a tener en cuenta para explicar estos resultados; desde la selección de las galaxias hasta el método para estimar su masa. Respecto a este último, lo más relevante es que se usa una calibración masa/luminosidad estimada con galaxias actuales (z ~ 0), que quizás no debe ser extrapolada a z > 7. Sin lugar a dudas un artículo que hay que tomar con alfileres hasta que no se confirmen sus resultados.

Se publica en Nature Astronomy un análisis de sus consecuencias para la evolución de las galaxias en el modelo cosmológico LCDM. Michael Boylan-Kolchin, The University of Texas at Austin, Austin, TX, USA, nota que la masa estelar (M_⋆) de una galaxia está limitada por la reserva bariónica disponible en su halo de materia oscura (M_⋆ =  ϵ f_b M_halo, con ϵ ≤ 1) ; por tanto hay un límite superior a la densidad numérica n (> M_⋆,  z) y a la densidad de masa estelar ρ_⋆ (> M_⋆,  z) de las galaxias más masivas que M_⋆ en cualquier época z . Los resultados del JWST en z ≈ 7–10 publicados en Nature se encuentran en el borde de estos límites, lo que  supone una tensión para el modelo ΛCDM para la cosmología estándar. El artículo es Michael Boylan-Kolchin, «Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates,» Nature Astronomy (13 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-023-01937-7, arXiv:2208.01611 [astro-ph.CO] (02 Aug 2022).

Los valores para los nuevos candidatos a galaxias masivas de JWST son de ϵ(z ≈ 9) = 0.99 y ϵ(z ≈ 7.5) = 0.84, cuando los valores más plausibles son de 0.10 < ϵ  < 0.32; valores ϵ(z ≈ 9) ≥ 0.57 se consideran demasiado altos y poco realistas. Obviamente, o las galaxias candidatas tienen menor masa o menor z de lo que aparentan, o hay una tensión entre observaciones y predicciones del LCDM. Finaliza su artículo con una mención a que para entender las nuevas galaxias son mejores los modelos cosmológicos con energía oscura temprana; estos modelos conducen a un universo más joven (unos 13 000 millones de años), con lo que ajustan mejor estas galaxias tan masivas y tan tempranas; pero estos modelos tienen múltiples problemas, como que sabemos que existen estrellas con una edad superior a 13 000 millones de años (que serían más viejas que el propio universo, algo imposible, como es obvio).

Las observaciones del JWST también presentan problemas para las galaxias con z > 10 confirmadas con espectrometría (como las de JADES GS-z10-0, GS-z11-0, GS-z12-0 y GS-z13-0); recuerda que z > 10 corresponde a un universo con menos de 450 millones de años. Estas galaxias primigenias son pobres en metales, tienen masas del orden de alrededor de 10⁷–10⁸ masas solares y edades jóvenes. Estas pequeñas galaxias (menores que la pequeña nube de magallanes) son compatibles con el LCDM. Solo son cuatro, pero si fueran representativas de las galaxias con z > 10, sería un problema explicar galaxias de gran masa con 7 < z < 10; deberían existir mecanismos desconocidos para la producción masiva de estrellas en pocos cientos de millones de años.

Estas galaxias confirmadas son de baja metalicidad, baja masa estelar (unas cien millones de masas solares), poblaciones estelares jóvenes (menos de 100 millones de años) y con un tamaño compacto; esto último sugiere una alta tasa de formación estelar, lo que indica que están en vías de formación. Nos lo cuentan los artículos de Emma Curtis-Lake, Stefano Carniani, , …, Lily Whitler, «Spectroscopic confirmation of four metal-poor galaxies at z = 10.3–13.2,» Nature Astronomy (04 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-023-01918-w, arXiv:2212.04568 [astro-ph.GA] (08 Dec 2022), y B. E. Robertson, S. Tacchella, …, I. E. B. Wallace, «Identification and properties of intense star-forming galaxies at redshifts z > 10,» Nature Astronomy (04 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-023-01921-1, arXiv:2212.04480 [astro-ph.GA] (08 Dec 2022).

Me toca comentar que se ha publicado en Nature un artículo que muestra que los ribosomas traducen el ARN de cadena larga no codificante en proteínas aberrantes que son degradadas. El proyecto ENCODE observó que más del 80 % del ADN humano se transcribía a ARN (dentro del núcleo), lo que algunos interpretaron por error como que «el ADN basura era funcional» (basura es sinónimo de no codificante, es decir, no son genes que codifican proteínas). No se sabía qué le pasa a estos transcritos de ARN; la hipótesis más común era que se degradaban (porque el ARN es más «inestable» que el ADN) sin llegar a escapar del núcleo y ser traducidos en proteínas en los ribosomas. El nuevo artículo muestra que en muchos casos se traducen a proteínas aberrantes (no funcionales); estas proteínas se degradan en el citoplasma, o son transportadas hasta la membrana para su expulsión.

¿Cómo diferencian las proteasas que degradan estas proteínas entre las funcionales y las aberrantes? El artículo de Nature encuentra que estas proteínas tienen colas hidrófugas (la parte final de los aminoácidos traducidos en estas proteínas aberrantes contiene aminoácidos con mayor hidrofobicidad o hidrofugosidad que las proteínas funcionales). Este resultado tiene potenciales aplicaciones clínicas (en cáncer, en el envejecimiento, en las enfermedades neurodegenerativas, etc.). El nuevo resultado aparecerá pronto en los libros de texto (y en el podcast recomiendo a los profesores de Biología de ESO y Bachillerato que lo incorporen en su docencia para el año próximo). El artículo es Jordan S. Kesner, Ziheng Chen, …, Xuebing Wu, «Noncoding translation mitigation,» Nature (12 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05946-4.

Nos cuenta Sara una nueva hipótesis sobre el monstruo de Tully (uno de los fósiles de bichos más raros que se conoce). Se pensaba que podría ser un vertebrado, siendo un «eslabón perdido» en su historia evolutiv. Pero un nuevo análisis mediante tomografía 3D y rayos X de 153 fósiles de Tullimonstrum gregarium (descubiertos en 1966 en Mazon Creek Lagerstätte, Grundy County, Illinois, EEUU). Su morfología incluye ojos pedunculados y una probóscide que no se parecen a ningún morfotipo de animal conocido.

Los rasgos morfológicos que se interpretaban como similares a los de los vertebrados (miómeros, cerebro trilobulado, cartílagos tectales y radios de las aletas), ahora se observan que estaban mal interpretados. Ahora parece un cordado no vertebrado o protostoma. Por supuesto, futuros estudios son necesarios para dilucidar su clasificación filogenética. El artículo es Tomoyuki Mikami, Takafumi Ikeda, …, Wataru Iwasaki, «Three-dimensional anatomy of the Tully monster casts doubt on its presumed vertebrate affinities,» Palaentology 66: e12646 (16 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1111/pala.12646.

El experimento de doble rendija en el tiempo. La idea es usar un espejo que cambie con el tiempo, pero debe cambiar muy rápido. En este experimento se usa un material con un índice de refracción no lineal (gracias al efecto de Kerr). En el material, las señales de baja intensidad con un ángulo pequeño se reflejan muy poco, un 8 %; sin embargo, las señales de gran intensidad, gracias al efecto Kerr, para dicho ángulo se reflejan hasta un 60 %. Así, al incidir dos pulsos intensos sobre el material, antes, entre y tras los pulsos se refleja muy poca señal, con lo que el material actúa como una región «sin rendija». Sin embargo, para los pulsos intensos, el material se comporta como «una rendija». Gracias a esta idea se puede implementar el experimento de doble rendija en tiempo.

Esta figura ilustra el esquema experimental, donde su usa un «espejo» de un óxido de indicio y estaño (ITO). Este material se usa para desarrollar películas delgadas y transparentes para pantallas de cristal líquido. Aquí se usa porque su respuesta a pulsos intensos es ultrarrápida; en concreto, se usa una película de 40 nm de ITO con una frecuencia de 227 THz (1320 nm) para la región llamada epsilon cerca de cero (ENZ) frequency of 227 THz (1320 nm); esta película está recubierta por una capa de oro de 100 nm para incrementar la reflectividad. Para simular las dos rendijas se usan dos pulsos de 225 fs (FWHM) a 230.2 THz (1300 nm), que inciden cerca del ángulo de Berreman (60°), que asegura un gran efecto de Kerr en el ITO. La reflectividad cambia dese 0.08 hasta 0.6 conforme inciden los pulsos, que actúan como señales de control para activar la «apertura y cierre» de las «rendijas temporales».

En la señal reflejada se observa señales de la difracción en las «rendijas temporales» y la posteriror interferencia tanto constructiva como destructiva, que ofrece el análogo al clásico patrón de bandas del experimento de Young. Por cierto, uno de los autores es Sir John B. Pendry, firme candidato al Premio Nobel de Física por su trabajo en metamateriales. El artículo es Romain Tirole, …, John B. Pendry, Riccardo Sapienza, «Double-slit time diffraction at optical frequencies,» Nature Physics (03 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41567-023-01993-w, arXiv:2206.04362 [physics.optics] (09 Jun 2022); más información divulgativa en Francisco J. Rodríguez-Fortuño, «An optical double-slit experiment in time,» Nature Physics (03 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41567-023-02026-2.

Me toca comentar que se publica en Nature Physics que el hidrógeno atómico metálico puede ser superconductor a 577 GPa y que lo sería a temperatura ambiente. En física de materiales la superconductividad del hidrógeno atómico metálico a alta presión se considera uno de los santos griales (estudiado por los teóricos y buscado por los experimentales). Nadie ha logrado hidrógeno metálico a altas presiones en un laboratorio (aunque hay varias falsas alarmas publicadas), aunque se lleva buscando desde hace décadas. El nuevo artículo presenta un cálculo teórico (cuántico) que permite estimar que el estado metálico se alcanzará a 577 ± 4 GPa (el récord actual para el hidrógeno ronda ~500 GPa, aunque no está aceptado para todo el mundo). Quizás en unos años podrá observarse experimentalmente.

Se propone que el hidrógeno molecular pasa de una fase metálica (fase III) a otra fase molecular metálica (fase VI) a unos 410 ± 20 GPa, antes de llegar a la fase atómica metálica (fase atómica) a 577 ± 4 GPa; para el deuterio estas presiones se incrementan en 63 y 32 GPa, respectivamente. Los resultados predichos por el nuevo modelo teórico serán confrontados con los experimentos en los próximos años. Quizás se logre la ansiada superconductividad del hidrógeno, en cuyo caso estaremos ante un resultado firme candidato a un Nobel de Física. Crucemos los dedos para que no vuelva a ser una falsa alarme. El artículo es Lorenzo Monacelli, Michele Casula, …, Francesco Mauri, «Quantum phase diagram of high-pressure hydrogen,» Nature Physics (13 Mar 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41567-023-01960-5, arXiv:2202.05740 [cond-mat.mtrl-sci] (11 Feb 2022).

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Cebra pregunta «¿qué dice sobre la materia oscura ACT lensing map?» Contestamos que no lo sabemos. Yo solo ojeé el artículo (no lo leí en detalle) y no recuerdo que me sorprendieran los resultados. Así que creo que lo obtenido es similar o comparable a lo que ya se obtuvo con el telescopio espacial Planck.

Cristina Hernandez García​ pregunta «¿se conoce la relevancia estadística de mutaciones en transposones, genes silenciados del pasado evolutivo, genes silenciados adquiridos por agentes infecciosos etc. en el ADN no codificante?» Contesto que no lo sé, he leído varias cosas sobre el tema, pero no recuerdo resultados estadísticos concretos que pueda comentar. Quizás la semana próxima pueda decir algo al respecto.

El Peso De Maat​ pregunta «si teóricamente el hidrógeno metálico apareciese a 600 gigapascales, ¿que ocurriría a 601 gigapascales? ¿Se ha teorizado algo sobre ese límite?» Contesto que al superar por un poco la presión crítica a la que ocurre esta transición de fase lo que se observa es la nueva fase, sin más; como cuando el hielo se funde en agua líquida alrededor de 0 °C, que sigue siendo líquida hasta temperaturas próximas a 100 °C. En el artículo que comento no se propone ningún fase más allá de la propuesta como hidrógeno atómico metálico.

Juan Manuel Cruz pregunta «¿podéis comentar algo sobre lo que puede ser un gravastar?» Contesta Gastón, que ya lo comentó en el episodio anterior: las gravastar son hipotéticos objetos con un horizonte de sucesos como un agujero negro, pero que en su interior contienen un núcleo de energía oscura (o cualquier otra materia exótica que antigravite). Si existieran serían indistinguibles de los agujeros negros. Pero solo se trata de una especulación científica, lo que Gastón llama objetos conjeturales. Obviamente, la energía oscura de la que estarían hechos no podría ser la constante cosmológica, sino un material fluido con presión negativa, que podría tener grumos, es decir, podría autointeraccionar y formar objetos ligados. No hay indicios de que la «constante cosmológica no sea constante», así que no hay indicios de estos objetos conjeturales.

¡Qué disfrutes del podcast!