He participado en el episodio 427 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [Acast A, Acast B; iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep427: Mecanismo Antikythera; Indiana Jones; Neutrinos; T Tauri; Médula Espinal», 31 ago 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: El mecanismo de Anticitera y la película de Indiana Jones, parte 1. Cara B: Rayos gamma de estrellas T Tauri (min 1:00); El agujero negro del centro galáctico, Sagittarius A* (21:00); El mecanismo de Anticitera y la película de Indiana Jones, parte 2 (36:30); Detectados neutrinos del LHC (1:24:00); Reorganización cortical tras lesiones de médula espinal (1:54:00); Señales de los oyentes (2:05:00). Imagen de portada realizada por Héctor con Midjourney. «Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), María Ribes Lafoz @Neferchitty (solo cara A), Marian Martínez @79ronja (solo cara A), Sara Robisco Cavite @SaraRC83 (solo cara B), Iván Martí–Vidal @IMartiVidal (solo cara B), Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor, María nos comenta que el mecanismo de Anticitera es actualidad por la última película de Indiana Jones. Aprovecha para comentar un artículo publicado en 2021 en Scientific Reports sobre la máquina de calcular más antigua que se conoce. Se descubrió en abril de 1900 en el mar Egeo sumergido a 50 metros de profundidad. Con unos 2200 años de antigüedad, se encontraron 82 fragmentos. En 2005 se reconstruyó la parte trasera del mecanismo gracias al uso de tomografía de rayos X aplicada a dichos fragmentos. Se identificaron unas 30 ruedas dentadas de bronce muy corroídas; el fragmento más grande contiene 27 ruedas dentadas y otros tres fragmentos más pequeños contienen trozos de otras tres ruedas. Además, se observó que había inscripciones en griego. Ahora se han logrado leer estas inscripciones: describen los movimientos del Sol, la Luna y los cinco planetas conocidos entonces (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno). El nuevo artículo reconstruye la parte delantera del mecanismo.

Como nos cuenta María, reconstruir el mecanismo es todo un rompecabezas tridimensional de gran complejidad. Por fortuna, los textos permiten saber qué es lo que calculaba el mecanismo. Los más relevantes son los textos de la portada y de la contraportada, que son parecidos a un manual de instrucciones. Gracias a dichos textos (que no se conservan completos) se ha realizado una reconstrucción moderna de cómo deberían ser sus engranajes. El nuevo modelo del mecanismo es el más completo hasta el momento (los modelos anteriores no eran capaces de explicar algunos fragmentos). Se cree que el mecanismo de Anticitera está inspirado en la teoría de epiciclos de Apolonio de Perge (siglo III-II a.C.). No se conoce el autor del mecanismo, pero hay varios textos griegos que mencionan la existencia de máquinas similares a la de Anticitera. El texto más citado es de Marco Tulio Cicerón, De re publica I, xiv (21-22) (54-51 a. C.), que describe una supuesta máquina fabricada por Arquímedes (c. 287-212 a. C.). Pero el mecanismo encontrado podría ser otro diferente (de hecho, hay indicios de que los engranajes del mecanismo de Anticitera fueron modificados para ajustar mejor los periodos de Venus y Saturno).

La teoría de los epiciclos interpretan el movimiento de los planetas en el cielo usando movimientos circulares uniformes. Su interés hoy en día es solo histórico. Los interesados en todos los detalles del nuevo modelo disfrutarán del artículo (sin olvidar su completa información suplementaria) de Tony Freeth, David Higgon, …, Adam Wojcik, «A Model of the Cosmos in the ancient Greek Antikythera Mechanism,» Scientific Reports 11: 5821 (12 Mar 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-84310-w. Sobre la calibración del mecanismo recomiendo Aristeidis Voulgaris, Christophoros Mouratidis, Andreas Vossinakis, «The Initial Calibration Date of the Antikythera Mechanism after the Saros spiral mechanical Apokatastasis,» Almagest 14: 4-39 (2023), arXiv:2203.15045 [physics.hist-ph] (28 Mar 2022), y, sobre el fragmento D, A. Voulgaris, C. Mouratidis, A. Vossinakis, «The Draconic gearing of the Antikythera Mechanism: Assembling the Fragment D, its role and operation,» Mediterranean Archaeology and Archaeometry 22: 103-131 (28 Jul 2023) [web], arXiv:2104.06181 [physics.pop-ph] (24 Mar 2021).

Héctor menciona que el calendario en el mecanismo es corintio, en la línea del artículo de Paul A. Iversen, «The Calendar on the Antikythera Mechanism and the Corinthian Family of Calendars,» Hesperia 86: 129-203 (2017), https://www.jstor.org/stable/10.2972/hesperia.86.1.0129. A nivel divulgativo recomiendo leer a Carme Mayans, «El mecanismo de Anticitera, el tesoro que busca Indiana Jones en su última aventura», Historia National Geographic, o7 Jul 2023.

El hilo de María es aprovechado por Héctor para ilustrarnos con su cinefilia. Nos habla de su idea para continuar con la saga de Indiana Jones más allá de Harrison Ford. Y destaca algunos detalles de ciencia de la película, como que el malvado está inspirado en Wernher von Braun, diseñador del Saturno V, o los efectos digitales para rejuvenecer a Ford y otros detalles menores. Si te interesa la opinión cinéfila de Héctor, te recomiendo escuchar el audio del podcast.

Marian nos cuenta que se ha publicado en MNRAS lo que podría ser la primera observación de rayos gamma procedentes de una estrella T Tauri. Este tipo de estrellas son protoestrellas, estrellas en una fase muy joven, casi ni siquiera son estrellas, con un protodisco planetario. Estas estrellas son relevantes porque nos hablan de la infancia de nuestro Sol, todas ellas acabarán siendo estrellas adultas similares al Sol. Las estrellas se encuentran en regiones de formación estelar activa. Las estrellas T Tauri son muy activas y producen megallamaradas estelares que pueden ser hasta cinco órdenes de magnitud más energéticas que las mayores llamaradas solares. En este nuevo artículo se estudia una región en la constelación de Orión, la nube molecular Lynds 1630, usando el telescopio espacial de rayos gamma Fermi LAT (cuya resolución espacial no permite identificar estrellas individuales como fuentes de las observaciones, por lo que se requiere un modelo teórico para interpretarlas).

Se ha desarrollado un modelo teórico que se ha ajustado a las observaciones de Fermi LAT durante 14 años. Un análisis bayesiano apunta a que se ha logrado observar con 3.2 sigmas de significación estadística la emisión en rayos gamma con una energía superior a 100 GeV en los 2 primeros años de observación. Se interpreta como resultado de una megallamarada de una estrella T Tauri, con lo que sería la primera observación de rayos gamma procedentes de una T Tauri. Pero como la resolución de Fermi LAT no tiene resolución suficiente, no se puede descartar que su origen sea otro. El artículo es A Filócomo, J F Albacete-Colombo, …, J A Combi, «γ-ray detection from occasional flares in T Tauri stars of NGC 2071 – I. Observational connection,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 525: 1726-1730 (23 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.1093/mnras/stad2029, arXiv:2308.12142 [astro-ph.HE] (23 Aug 2023); la nota de prensa es «First observational evidence of gamma-ray emission in young sun-like stars», Phys.org, 23 Aug 2023.

Iván aprovecha que hablamos de Fermi LAT para contarnos una curiosa anécdota. Un artículo que estudió el blazar PKS 1830-211 publicó la primera observación de una lente gravitacional en rayos gamma; el artículo esA. Barnacka, J-F.Glicenstein, Y. Moudden, «First evidence for a gravitational lensing-induced echo in gamma rays with Fermi LAT,» Astronomy & Astrophysics 528: L3 (17 Feb 2011), doi: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201016175, arXiv:1011.4498 [astro-ph.HE] (19 Nov 2010). El periodo estimado con Fermi-LAT era de 27.1 ± 0.6 días, muy parecido al periodo sideral de la Luna (27.3 días). Iván y una colega (Mariana David) repitieron el análisis de los datos eliminando los que pudieran estar contaminados por la radiación gamma de la Luna. El resultado es que la observación se desvaneció. La baja resolución de Fermi LAT hacía que los datos estuvieran contaminados por la Luna, aunque estaba fuera del plano de la imagen. Todavía no se ha observado una lente gravitacional en rayos gamma. Iván dice que no publicaron su resultado. He encontrado la tesis de maestría (supervisada por Iván y Sébastien Muller, su jefe entonces) con el análisis, Mariana David, «The gravitationally lensed blazar PKS 1830−211 seen by ALMA. Determination of the time delay between the lensed images,» Master’s Thesis, Chalmers University of Technology, Sweden (2016) [PDF]. No se publicó porque ya había sido publicado por otros; la tesis de maestría cita a A. A. Abdo, M. Ackermann, …, K. S. Wood, «Gamma-ray flaring activity from the gravitationally lensed blazar PKS 1830−211 observed by Fermi LAT,» The Astrophysical Journal 799: 143 (2015), doi: https://doi.org/10.1088/0004-637X/799/2/143, arXiv:1411.4915 [astro-ph.HE] (18 Nov 2014).

Para los astrónomos aficionados, Héctor indica que la nube molecular Lynds 1630 se encuentra detrás de la estrella Alnitak, la estrella del cinturón de Orión más cercana a Betelgeuse. Nos saca unas sonrisas Sara con su visión no ortodoxa de la espada de Orión como su entrepierna.

Nos cuenta Iván su reciente artículo sobre el apantallamiento de Faraday en el agujero negro supermasivo Sagitario A*. Las observaciones de Sgr A* realizadas por ALMA en 2017 a 3 mm (100 GHz), en el rango entre 85 y 101 GHz, estiman una polarización lineal a un nivel entre el 1 % y el 2 %, y una polarización circular del 0.3 %. Al comparar este resultado con las observaciones tres días después entre 212 y 230 GHz se observa que la rotación medida dependiente del tiempo (RM) en la banda 85-101 GHz es un factor dos menor que la de la banda 212-230 GHz. Se interpreta este resultado como la presencia de un apantallamiento de Faraday en Sgr A* de carácter interno (cercano al horizonte de sucesos). Según las simulaciones magnetohidrodinámicas relativistas sería debido a flujos de acreción radiativamente ineficientes; la parte más interna del flujo de acreción sería mucho menos variable que la parte externa.

Cuando la luz atraviesa un plasma frío, su polarización cambia, gira, por la llamada rotación de Faraday; pero si el plasma es más caliente  se suprime este efecto. En la observación de la polarización intrínseca de Sgr A* esto es un problema ya que no se puede observar debido a este efecto. Lo que han hecho Iván y sus colegas es caracterizar este efecto a varias frecuencias para confirmar que se observa la rotación de Faraday y poder sustraerlo para ver la polarización sin rotar. Esperaban ver la llamada ley lambda-cuadrado predicha por este efecto; sin embargo, no la observan, así que la sustracción no se ha podido realizar. Nos cuenta Iván que el nuevo resultado se puede interpretar como un indicio adicional de que el eje de rotación de Sgr A* apunta más o menos en la dirección hacia la Tierra (con una diferencia entre 20 y 30 grados). De esta forma se podría explicar el fenómeno observado debido a un campo magnético intenso, unos 500 gauss a una distancia de dos radios de Schwarzchild. Un tema apasionante que dará lugar a futuras noticias. El artículo es Maciek Wielgus, …, Ivan Marti-Vidal, …, Ed Fomalont, «The internal Faraday screen of Sagittarius A*,» Astronomy & Astrophysics (submitted), arXiv:2308.11712 [astro-ph.HE] (22 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.11712.

Me toca comentar que la primera observación directa de neutrinos producidos en un colisionador. El experimento FASER ha detectado 153 ± 13 neutrinos muónicos y el experimento SND@LHC ha detectado 8 neutrinos muónicos producidos en las colisiones protón-protón a 13.6 TeV c.m. en el LHC Run 2 durante el año 2022. Ya te adelanté el resultado de FASER, pues se anunció en el congreso de Moriond (LCMF, 27 mar 2023). Ambos detectores, FASER y SND@LHC se encuentran a unos 480 metros del punto IP1 donde está el detector ATLAS del LHC (en la parte más alejada hay 100 metros de roca, que los neutrinos pueden atravesar sin problemas, pero que forman un escudo contra muones producido en las colisiones).

Esta figura muestra el esquema de ambos detectores (FASER arriba y SND@LHC abajo). La diferencia es el ángulo con el que observan los neutrinos (que en la jerga de física de partículas se llama pseudorrapidez η); el detector ATLAS explora partículas en el rango |η| < 2.51, mientras que SND@LHC observa neutrinos en ángulos 7.2 < η < 8.4 y FASER en ángulos η > 8.5, donde η → ∞ corresponde al ángulo cero respecto a la trayectoria de los protones en el punto de colisión). FASER ha analizado 35.4 fb⁻¹ de colisiones protón-protón a 13.6 TeV c.m., mientras que SND@LHC ha analizado 36.8 fb⁻¹ de colisiones. Con estos números se estima que en las colisiones se han producido unos diez mil millones de neutrinos electrónicos, unos cien mil millones de neutrinos muónicos y unos cien millones de neutrinos tauónicos. Parecen muchos, pero tanto FASER como SND solo pueden detectar unos pocos.

Esta figura muestra dos eventos de neutrinos detectados por FASER (arriba) y SND@LHC (abajo). Hasta ahora solo se han analizado los neutrinos que se pueden detectar más fácil (los muónicos); para el análisis de otros tipos de neutrinos hay que realizar un análisis que requiere más tiempo y está en curso. Los dos artículos publicados en Physical Review Letters indican que FASER ha observado 153 ± 13 neutrinos muónicos, lo que implica una observación con 16 sigmas de significación, mientras que SND ha observado 8 neutrinos muónicos, sobre un fondo de 0.086 neutrinos esperados, luego se han logrado unas 7 sigmas de significación estadística. Ambos resultados superan las cinco sigmas. FASER tiene mérito de haber logrado la primera observación de un neutrino producido en colisiones del LHC (de hecho, en el artículo de SND se aclara este punto). Se han observado tanto neutrinos como antineutrinos (las colisiones del LHC producen más neutrinos que antineutrinos), pero el análisis publicado no permite diferenciarlos. Las energías de los neutrinos observados son superiores a 200 GeV, que se encuentran en la ventana de energía entre 350 GeV y 10 TeV que no está explorada por otros detectores de neutrinos. FASER ha observado neutrinos con energías entre 360 GeV y 6.3 TeV.

La detección directa de neutrinos muónicos producidos en las colisiones del LHC (gracias a FASER y SND) es solo el primer paso para futuros estudios (en los que se detectarán neutrinos de los tres sabores en número suficiente para realizar estudios estadísticos detallados). Los artículos son FASER Collaboration, «First Direct Observation of Collider Neutrinos with FASER at the LHC,» Phys. Rev. Lett. 131: 031801 (19 Jul 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.031801, y SND@LHC Collaboration, «Observation of Collider Muon Neutrinos with the SND@LHC Experiment,» Phys. Rev. Lett. 131: 031802 (19 July 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.031802. Más información divulgativa en Elizabeth Worcester, «The Dawn of Collider Neutrino Physics,» APS Physics 16: 113 (19 Jul 2023) [web].

Gastón tuvo que abandonar la tertulia para no perder su avión hacia Nueva York (estaba en Buenos Aires). Así que pasamos a Sara, que nos cuenta de forma apasionada un artículo en Experimental Neurology sobre el proceso de reorganización cortical que se produce tras un daño en la médula espinal. Por lo que parece, no depende del tipo de daño sufrido, sino de cómo los circuitos corticales reaccionan ante la pérdida permanente de entradas sensoriales. El artículo ha estudiado la cuestión en ratas, la mitad con la médula seccionada y la otra mitad con la médula espinal contusionada (dañada levemente). Lo más interesante de lo que nos cuenta Sara es que estos resultados están relacionados con el síndrome del miembro fantasma, esos pacientes a quienes les duele algo que no tienen. Hasta ahora el único tratamiento era psicológico (y poco eficaz). El nuevo estudio  liderado por la neuróloga Elena Alonso-Calviño (Hospital Nacional de Parapléjicos, SESCAM, Toledo, España) desvela que hay un mecanismo fisiológico para la percepción del miembro fantasma, con lo que se podrá atacar el problema de estos pacientes con futuros tratamientos farmacológicos. Una esperanza para muchos pacientes. El artículo es Elena Alonso-Calviño, Elena Fernández-López, …, Juan Aguilar, «Increased excitability and reduced GABAergic levels in somatosensory cortex under chronic spinal cord injury,» Experimental Neurology 369: 114504 (15 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2023.114504.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Javier Benavides pregunta: «Si los neutrinos tienen masa y los fotones no, ¿no se podría utilizar la diferencia de llegada en un suceso cósmico para afinar la determinación de la masa del neutrino?» Contesto que no se puede usar una fuente que produzca neutrinos y fotones para detectar ambos en la Tierra porque los fotones interaccionan tanto con los plasmas que siempre llegan mucho más tarde que los neutrinos. Por ejemplo, de la cercana supernova SN 1987A, en la Gran Nube de Magallanes, los neutrinos fueron detectados en la Tierra entre 2 y 3 horas antes de que se pudiera observar la luz visible de la supernova. En fenómenos más lejanos la diferencia es mucho más grande (lo que complica mucho la asociación de neutrinos a fuentes astrofísicas observadas con fotones). La masa de los neutrinos es muy pequeña (del orden de meV, milielectronvoltios, cuando la masa de un protón es del orden de un GeV, gigaelectrónvoltio) que detectarla es muy difícil (los experimentos actuales pueden determinar masas por encima de 150 meV, luego es muy poco probable que acaben detectándola). Habrá que esperar a alrededor de 2050 para conocer la masa de los neutrinos.

Henry Orozco pregunta: «Sobre fulguraciones… ¿cómo se puede medir los [rayos] gamma que emite una fulguración en un momento dado, desde el Sol, en la ionosfera terrestre?» Héctor contesta que por la luz emitida en la fulguración. En el caso del Sol hay telescopios espaciales que lo orbitan y muchos telescopios terrestres. En el caso de estrellas lejanas hay que usar telescopios espaciales. Por ejemplo, los que buscan exoplanetas por el método del tránsito (un oscurecimiento en la luz estelar) también se observan abrillantamientos, que están asociados a fulguraciones. La luminosidad de la fulguración permite estimar la energía (pero se necesitan modelos teóricos para extrapolar lo que sabemos del Sol sobre fulguraciones a las super y megafulguraciones; por ello, con seguridad solo se puede estimar el orden de magnitud). Algunas de esta fulguraciones pueden producir rayos gamma que se observen con telescopios espaciales como Fermi LAT o en la superficie terrestre con telescopios Cherenkov (como MAGIC).

¡Qué disfrutes del podcast!