He participado en el episodio 420 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep420: Besos; Betelgeuse; Higgs; Pares de Partículas; Galaxia GN-z11», 15 jun 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: El origen del beso (min 5:00); ¿Está Betelgeuse a punto de explotar? (32:00). Cara B: Betelgeuse (continuación) (min 1:00); Hidrocarburos aromáticos observados en otra galaxia (18:00); Desintegración del Higgs en un fotón y un bosón Z (32:00); Anécdotas sobre Peter Higgs y la casa de Maxwell (42:00); Producción gravitacional de pares (1:18:00); Dos papers sobre la galaxia lejana GN-z11 (1:31:30); Señales de los oyentes 2:00:00). Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Descargar el episodio 420 A.

Descargar el episodio 420 B.

Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), María Ribes Lafoz @Neferchitty, Sara Robisco Cavite @SaraRC83, Ángel López-Sánchez @El_Lobo_Rayado, José Edelstein, @JoseEdelstein, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @eMuleNews. 

Tras la presentación de Héctor, realiza un agradecimiento a la directora de la Feria del Libro de Madrid, Eva Orúe, y a los 46 mecenas que nos apoyan en Patreon. Ángel comenta que está en el observatorio AAT instalando el instrumento Hector (que ya nos contará en otra ocasión).

María nos comenta que el beso (erótico) empieza en Súmer (2500 a.e.c.) según un artículo periodístico (Perspective) de Troels Pank Arbøll, Sophie Lund Rasmussen, “The ancient history of kissing. Sources from Mesopotamia contextualize the emergence of kissing and its role in disease transmission,” Science 380: 688-690 (18 May 2023), doi: https://doi.org/10.1126/science.adf0512. Más información divulgativa en Sophie Lund Rasmussen, Troels Pank Arbøll, «Earliest evidence of kissing pushed back 1,000 years,» The Conversation, 19 may 2023.

El beso de cariño (o maternofilial) es mucho más antiguo, sin embargo, desde el punto de vista de la expansión de bacterias patógenas es mucho más relevante el beso erótico (en el que se intercambian fluidos como la saliva o el aliento). Lo que destaca María es que en sumerio y acadio (3200 a.e.c.) hay textos que documentan los besos eróticos tras el coito. El beso boca con boca se observa en bonobos (Pan paniscus) con un propósito románico y sexual, y el beso en la mejilla se observa en chinpancés (Pan troglodytes) como parte de sus relaciones sociales. Sin embargo, no se asocian con la transferencia de bacterias patógenas. Se ha propuesto la hipótesis de que el microbio oral Methanobrevibacter oralis pudo transmitirse entre neandertales y humanos modernos mediante besos eróticos hace más de 100 000 años; pero no hay pruebas firmes.

Nos cuenta Ángel que se ha publicado un modelo de la estrella Betelgeuse que permite explicar la variabilidad observada en los últimos años. El modelo concluye que Betelgeuse se encuentra en la etapa tardía del consumo de carbono en su núcleo, siendo un buen candidato para una próxima supernova galáctica. María nos explica cómo se pronuncia Betelgeuse (según la Fundeu se pronuncia como se escribe) y que su origen es árabe; parece que significa la «mano del gemelo» (para ellos era una estrella de la constelación Geminis), aunque se pronuncia con una «B» inicial. También nos comenta que a veces se confunde con la «axila del gemelo», porque fonéticamente explicaría que la palabra empiece por B.

Según nos cuenta Ángel (con una infografía en el vídeo de YouTube) las estrellas acaban su vida con una estructura en capas en forma de cebolla: desde el exterior al interior se observan capas con hidrógeno, helio, carbono y oxígeno, neón, magnesio y sodio, silicio y azufre, argón, calcio y titanio, y finalmente hierro y níquel. La fusión (consumo o quemado) de estos elementos en el núcleo tiene duraciones diferentes; para una estrella con una masa de 25 masas solares, se fusiona hidrógeno durante unos 7 millones de años, helio durante unos 500 000 años, carbono durante unos 600 años, neón durante 6 meses, oxígeno durante 6 días y silicio durante 1 día (en el que la estrella acaba explotando como una supernova).

El nuevo estudio propone que Betelgeuse debería estar en la última etapa de la fusión del carbono, lo que significa que podría explotar en unos cientos de años. El problema es que no sabemos a qué distancia se encuentra y qué masa tiene. El problema es que las estimaciones de la paralaje y de la masa de estas estrellas tan brillantes es muy difícil. Ángel destaca que se ha publicado una crítica en arXiv a la idea de que Betelgeuse esté en la fase final de la quema de carbono. Los datos observacionales con un periodo de 2200 días que se inyectan en el modelo teórico podrían ser espurios, pues parece que fueron ocasionados por la emisión de una nube de polvo (la hipótesis más parsimoniosa para el oscurecimiento observado). Y, además, si estuviera en la fase del carbono tendría un radio mucho mayor al observado, aunque sea algo difícil de estimar, debería ser observable la diferencia.

El artículo con el nuevo modelo es Hideyuki Saio, Devesh Nandal, …, Sylvia Ekstöm, «The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods,» submitted to MNRAS, arXiv:2306.00287 [astro-ph.SR] (01 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.00287; el artículo con la crítica es László Molnár, Meridith Joyce, Shing-Chi Leung, «Comment on the Feasibility of Carbon Burning in Betelgeuse,» Research Notes of the AAS 7: 119 (Jun 2023), doi: https://doi.org/10.3847/2515-5172/acdb7a. También cita Ángel un artículo que estima la masa de esta estrella a partir de observaciones de su color en el pasado: R. Neuhäuser, G. Torres, …, M. Cosci, «Colour evolution of Betelgeuse and Antares over two millennia, derived from historical records, as a new constraint on mass and age,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 516: 693-719 (2022), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/stac1969.

Me toca comentar que el JWST observa hidrocarburos aromáticos en la galaxia SPT0418-47 situada a z = 4.2248. Perdón, pero esta mañana no pude releerme este artículo, que leí la semana pasada y reconozco que no he sabido explicar bien en el podcast (me quedé algo bloqueado al no recordar detalles del artículo). Se ha podido observar esta galaxia lejana gracias al lensado gravitacional fuerte de una galaxia de primer plano situada a z = 0.263 (el factor de amplificación entre 30–35). La imagen observada tiene forma de anillo de Einstein (como ilustra esta imagen, donde la parte azul es la galaxia de primer plano y el anillo está formado por las imágenes de la galaxia lejana).

Usando el instrumento MIRI del JWST en el modo MRS (que ahora mismo no está en funcionamiento, como contamos en CB SyR 382, LCMF, 23 sep 2022; el problema sigue en investigación) se ha observado una línea espectral a 3.3 μm. Corresponde al desplazamiento al rojo de la línea de longitud de onda más corta característica de los hidrocarburos poliaromáticos (PAH); su origen son los modos vibracionales de los anlaces carbono-hidrógeno y su presencia se asocia a moléculas PAH con menos de 100 átomos de carbono. La presencia de estos hidrocarburos se asocia a una fuerte actividad de formación estelar de la galaxia lensada. En la imagen de la galaxia SPT0418-47 en forma de anillo, las nubes de moléculas PAH se asocian a las regiones más brillantes del anillo.

Destaco en el podcast que observar moléculas PAH usando una única línea espectral significa que debemos ser cautos; habrá que esperar a su confirmación independiente por otros instrumentos. Aún así, como dice Héctor se trataría de la observación más lejana (hasta ahora) de moléculas PAH en una galaxia. El artículo es Justin S. Spilker, Kedar A. Phadke, …, Katherine E. Whitaker, «Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy,» Nature (05 Jun 2023), https://doi.org/10.1038/s41586-023-05998-6; más información divulgativa en Alexandra Witze, «JWST spots the most distant ‘smoke’ molecules ever seen in space,» Nature (05 Jun 2023), https://doi.org/10.1038/d41586-023-01844-x.

Me toca comentar el resultado combinado CMS+ATLAS sobre la desintegración del bosón de Higgs en un fotón y un bosón Z (que decae en un par de muones), que se ha observado a 3.4 sigmas. El bosón de Higgs se anunció en 2012 gracias su desintegración en dos bosones Z que produce cuatro leptones (h → ZZ* → ℓ⁺ℓ⁻ℓ⁺ℓ⁻) y en dos fotones vía un lazo de quarks top (h → ttt → γγ), parte izquierda de la figura, o un lazo de W, parte central y derecha de la figura. Hay muchos otros canales de desintegración en los que habrá que redescubrir el Higgs. Uno de ellos es su desintegración en un bosón Z y un fóton (h → Zγ → ℓ⁺ℓ⁻γ), que ocurre el 0.1 % de las veces, pero que se observa gracias a la desintegración del Z en un par muón-antimuón, lo que ocurre un ~3 % de las veces; por ello, se espera observar una desintegración h → Zγ de cada ~ 30000 Higgs producidos. Se publica el resultado combinado de CMS y ATLAS con colisiones del LHC Run 2 (entre 2015 y 2018) que alcanza 3.4 sigmas.

Se ha anunciado la combinación en la conferencia LHCP 2023 (Large Hadron Collider Physics Conference) en Belgrado, 22-26 May 2023. El artículo que se enviará a una revista se publicará en las próximas semanas. Como se observa hay un exceso en la significación (número de sigmas) observadas (2.2 por ATLAS, 2.6 por CMS y 3.4 por ATLAS+CMS) respecto a lo que se espera según el modelo estándar para el número de colisiones analizadas (1.2 para ATLAS, 1.1 para CMS y 1.6 para ATLAS+CMS). Aclaro que no se debe suponer que se está ante una potencial señal de nueva física más allá del modelo estándar. Este tipo de excesos en las primeras observaciones de una desintegración son muy habituales (la fuerza de la señal es de 2.2 ± 0.7, suponiendo que el modelo estándar predice 1.0). Lo habitual es que cuando se acumulan más datos estos excesos se reducen hasta desaparecer. A pesar de ello, supongo, muchos teóricos estarán estusiasmados con este exceso (que se puede interpretar de muchas maneras usando física más allá del modelo estándar, por ejemplo, mediante la existencia de axiones).

Creo que puedo predecir que cuando finalicen las colisiones del LHC Run 3 y se usen para estudiar esta desintegración el exceso se reducirá; además, cuando se alcancen unas cinco sigmas, casi con toda seguridad, este exceso desaparecerá. El artículo presentado en el congreso LHCP con estos resultados es The ATLAS and CMS Collaborations, «Evidence for the Higgs boson decay to a ? boson and a photon at the LHC,» ATLAS-CONF-2023-025, CMS-PAS-HIG-23-002 (22 May 2023), http://cds.cern.ch/record/2860129, http://cds.cern.ch/record/2859713; más información divulgativa en «LHC experiments see first evidence of a rare Higgs boson decay,» News, CERN, 26 May 2023.

Nos cuenta José algunos detalles de su reciente conversación con Peter Higgs en Edimburgo; nos cuenta algunas anécdotas muy curiosas sobre este Premio Nobel de Física de 2013. Como que Higgs se enteró de su galardón gracias a una vecina que se lo dijo cuando estaba paseando cerca de la casa de Maxwell; lo que Higgs interpretó como una señal. José nos comenta su primera visita a la casa de Maxwell, que ahora ya está adaptada como museo. Héctor me pide que comente alguna anécdota histórica de Higgs. Y pasamos un rato agradable hablando de historia reciente de la física de partículas.

Nos cuenta Gastón un artículo titulado «producción gravitacional de pares y evaporación de agujeros negros». El efecto Schwinger permite la formación de pares electrón-positrón (o partícula-antipartícula) en un campo eléctrico muy intenso, cuya densidad de energía mayor que el doble de la masa del electrón (partícula). Con campos magnéticos  también se puede dar este fenómeno; en los magnetar con campos magnéticos más intensos se cree que se supera este límite y se debería dicho efecto; pero por ahora no hay confirmación de su observación. Comenta Gastón que reemplazando el campo eléctrico por un campo gravitacional se obtiene un efecto Schwinger gravitacional; así se producirían pares partícula-antipartícula sin necesidad de un horizonte de sucesos de un agujero negro.

Sin embargo, Gastón nos destaca que esto tiene un problema, ¿de dónde sale la energía? En el efecto de Schwinger la energía sale del campo eléctrico ya que la producción del par de partículas de carga opuesta relaja la energía del campo gracias a un fenómeno de apantallamiento. Pero el campo gravitacional no se puede apantallar, pues no existe la antigravedad (gravita la densidad de energía, que siempre es positiva, pues no existe la densidad de energía negativa), luego no hay ninguna razón para que este fenómeno pueda darse según las leyes de la termodinámica. Por ello no se puede decir que el efecto Schwinger gravitacional permita producir una radiación de tipo Hawking en una métrica sin horizonte. El artículo es Michael F. Wondrak, Walter D. van Suijlekom, Heino Falcke, «Gravitational Pair Production and Black Hole Evaporation,» Phys. Rev. Lett. 130: 221502 (02 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.221502; más información divulgativa en Charles Day, «Another Way for Black Holes to Evaporate,» APS Physics 16: s77 (02 Jun 2023), https://physics.aps.org/articles/v16/s77.

Nos cuenta Gastón dos artículos recientes sobre la galaxia GN-z11 (que tiene un desplazamiento al rojo de z = 10.6, es decir, la vemos cuando el universo tenía unos 400 millones de años). Su espectro ha sido observado con NIRSpec del JWST, mostrando que es una galaxia pequeña (su masa es un 3 % de la Vía Láctea). Este espectro apunta que en esta galaxia había estrellas de población III con masas hasta al menos 500 M⊙. Si se asume esta hipótesis, se estima una masa estelar de ∼6 × 10⁵ M⊙. Además, esta galaxia es muy luminosa, lo que se interpreta como que tiene un núcleo galáctico activo (AGN), que tendría que estar emitiendo en régimen super-Eddington (unas cinco veces por encima de este límite); así se estima que su agujero negro supermasivo que debería tener una masa de un millón de masas solares, en concreto, log(M_BH/M_⊙) = 6.2 ± 0.3. Pero hay que tomar estas estimaciones con mucho cuidado (las implicaciones del régimen super-Eddington en las primeras galaxias todavía no están claras y las interpretaciones actuales podrían ser erróneas).

Los artículos son Roberto Maiolino, Jan Scholtz, …, Fengwu Sun, «A small and vigorous black hole in the early Universe,» Submitted, arXiv:2305.12492 [astro-ph.GA] (21 May 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.12492; y Roberto Maiolino, Hannah Uebler, …, Christopher Willmer, «JWST-JADES. Possible Population III signatures at z=10.6 in the halo of GN-z11,» Submitted to A&A, arXiv:2306.00953 [astro-ph.GA] (01 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.00953.Gastón comenta que hay quien busca las estrellas de población III en nuestra galaxia.

Ángel destaca que la galaxia GN-z11 le recuerda a las galaxias que estudió en su tesis doctoral, en las que buscaba estrellas de tipo Wolf–Rayet. Gastón destaca que estos artículos apuntan a que podría haber estrellas de población III en esta galaxia, y que hay un artículo reciente sobre este tipo de estrellas asociadas a supernovas por inestabilidad de pares publicado en Nature: Qian-Fan Xing, Gang Zhao, …, Jing-Kun Zhao, «A metal-poor star with abundances from a pair-instability supernova,» Nature (07 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06028-1.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Chiara Montenegro​ pregunta: «¿No hay estrellas muy antiguas, 13 mil millones de años, en los cúmulos globulares? [Como] M15… acá cerquita». Contesta Héctor que las estrellas que vemos en M15 son estrellas de población II. Contesta Ángel que la explosión como supernovas de las estrellas de población III genera los residuos que dan lugar a las estrellas de población II que pueden llegar hasta nosotros en cúmulos estelares como M15.

Cebra pregunta: «¿Influye el z de la lente en los resultados que aparecen de la galaxia que está detrás?» Contesto que no influye. En realidad sí influye, pero su efecto es muy pequeño (imposible de medir en la actualidad); se estima que es del orden de una parte en un millón, según un artículo divulgativo de Eduardo Díaz-Miguel Bermúdez, «Desplazamientos Doppler a través de espejos, lentes y gravedad,» Revista Española de Física 37(1): 37-42 (2023).

Cristina Hernandez García​ pregunta: «¿Podría haber seres inteligentes arrasados en sistemas estelares cercanos a Betelgeuse?» Contesta Héctor que sí, que podría haber seres inteligentes en estrellas cercanas arrasados por esta futura explosión. Y que lo cuenta en una fábula corta en su libro (en escritura) «Fábulas de Mil Estrellas», en concreto en la primera, «El serej de Synara». Héctor ha compartido un enlace de Google Drive con el PDF de lo que lleva escrito (https://drive.google.com/file/d/1WlZtQXgr2rPoaS9O8eEWDXf6A_ZhUkn8/view). Te recomiendo disfrutarlo (son solo 20 páginas). Para abrir boca: «La fábula es un genero literario antiguo que se caracteriza por la atribución de rasgos y comportamientos genuinamente humanos a animales u objetos inanimados. Por ejemplo, es habitual que los animales puedan hablar o actuar como si fueran personas. En esta colección generalizaremos el concepto para incluir también a especies extraterrestres, pudiendo construir así relatos que nos resulten fácilmente entendibles sobre civilizaciones y culturas totalmente extrañas a nuestra experiencia».

Y esto es todo. ¡Qué disfrutes del podcast!