He participado en el episodio 431 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep431: Asteroides; Premios Ig Nobel; Agujeros Negros Extremales; Cosmología», 28 sep 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: Breves (min 1:00). Adiós a Steve Keil (10:00). De OSIRIS-ReX a OSIRIS-APEX: Retorno de la muestra del asteroide Bennu y misión extendida hacia Apophis (25:00). Premios Ig Nobel (50:00). Cara B: Premios Ig Nobel (min 1:00). Agujeros negros extremalmente rotantes (1:00:00). Crecimiento de estructuras cosmológicas: La tensión del parámetro S8 (1:21:00). La línea de 21cm en cosmología (1:51:00). Señales de los oyentes (2:02:00). 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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Descargar el episodio 431 A.

Descargar el episodio 431 B.

Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Alberto Aparici @CienciaBrujula, Gastón Giribet @GastonGiribet (solo cara B), y Francis Villatoro @eMuleNews.

Cuando @emulenews dijo en @pcoffeebreak que ayer era el día de la cultura científica, hice una búsqueda rápida de la biografía de Carl Sagan pq me sonaba recordar que estaba asociado a un aniversario saganiano. Resulta que no era su nacimiento o muerte sino el estreno de COSMOS pic.twitter.com/GEVsQimxc7

— Hector Socas-Navarro (@hsocasnavarro) September 29, 2023

Tras la presentación, Héctor anuncia que ya se puede votar a nuestro podcast como mejor podcast del público 2023 en los premios Asespod (no te olvides de votar, aunque no sea a nuestro podcast). También agradezco a los seguidores de este podcast que asistieron el miércoles a mi charla sobre Nikola Tesla en el CaixaForum de Sevilla; me consta que disfrutaron de mi charla historiográfica desde el punto de vista de un físico y siento que unas pocas personas entre el público hubieran preferido una charla hagiográfica (como pretendía en sus intervenciones Mayte Pascual).

Menciono que es el Día Internacional de la Cultura Científica (o de la Divulgación Científica). El 28 de septiembre conmemora el estreno en 1980 de la serie Cosmos de Carl Sagan. Alberto anuncia que en el nuevo episodio del podcast Oscilador Armónico explica el concepto de espín siguiendo el hilo de mi charla al respecto en Naukas, lo cual agradezco mucho (habrá que comentarlo en un futuro episodio de CB: SyR).

Héctor nos cuenta algunas anécdotas de su colaboración juvenil con Steve Keil, como obituario; fue director de NRO entre 1999 y 2013, y un físico solar de gran prestigio. Te recomiendo escuchar el podcast para disfrutar de estas anécdotas en primera persona. Por lo que cuenta, Keil era tan grande como persona como lo era como científico.

La misión OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) de la NASA ha retornado muestras del asteroide Bennu (y ahora ejecutará una nueva misión). Misión cumplida. Tras siete años de viaje, el día 24 de septiembre de 2023, la cápsula SRC (Sample Return Capsule) aterrizó en las instalaciones del UTTR (Utah Testing and Training Range) del Departamento de Defensa situadas junto al Gran Lago Salado (Utah, EE.UU.) unos tres minutos antes de lo previsto. Se estima que la cápsula contiene 250 gramos de material de la superficie de Bennu. Más información, como no, en Daniel Marín, «Las muestras del asteroide Bennu ya están en la Tierra», Eureka, 25 sep 2023. Más información en «La misión OSIRIS-REx de la NASA trae muestras de un asteroide», Agencia SINC, 22 sep 2023; Ashley Strickland,» La NASA renombra la misión Osiris-Rex y la envía a estudiar un nuevo asteroide», CNN, 26 sep 2023.

La misión de OSIRIS-Rex ha sido extendida como OSIRIS-APEX (OSIRIS-APophis EXplorer) para estudiar otro asteroide cercano a la Tierra, (99942) Apofis. Si todo sale bien, OSIRIS-APEX orbitará Apofis en 2029. Nos cuenta Héctor que Apofis se acercará a la Tierra en 2029 a unos 30 000 km de distancia (cuando la órbita geoestacionaria es de unos 36 000 km). Será muy importante conocer su periastro con precisión. Existe una pequeña región (keyhole o cerradura) para dicho periastro, que si fuera atravesada por Apofis acabaría colisionando con la Tierra en 2036. Tranquilidad, todo indicia que no pasará por dicha región, pero OSIRIS-APEX lo estudiará con todo lujo de detalles y podremos estimar con precisión sus futuros acercamientos a la Tierra.

Me toca comentar los Premios Ig Nobel 2023. Ya he realizado un resumen en este blog, «Premios Ig Nobel 2023», LCMF, 20 sep 2023; hay muchos otros resúmenes (más o menos similares), te recomiendo el de la gran Jennifer Ouellette, «Meet the winners of the 2023 Ig Nobel Prizes. The award ceremony features miniature operas, scientific demos, and the 24/7 lectures,» Ars Technica, 15 Sep 2023. Sigo el hilo de mi pieza. Solo algunos inducen comentarios jocosos en la tertulia, porque estos premios pretenden hacer sonreír y luego pensar.

Nos cuenta Gastón un artículo del gran físico cuerdista Gary T. Horowitz sobre agujeros negros extremales como «amplificadores» de nueva física. La idea es que una futura teoría cuántica de la gravitación presentará correcciones a las ecuaciones de Einstein que involucran términos de alto orden en la curvatura (como ilustra la ecuación (1) en esta figura). Como usar los infinitos términos de corrección posibles, solo se consideran los términos cúbicos y cuárticos. Se estudia cómo afectan dichas correcciones al horizonte de sucesos de un agujero negro extremal (que tiene el momento angular máximo permitido). El resultado es que aparece una singularidad gravitacional en el horizonte (que no es esférico, sino oblato). Obviamente, como destaca Gastón, si se tuvieran en cuenta los infinitos términos correctivos podría ocurrir que esta singularidad desaparezca (en teoría de cuerdas se suele afirmar que debería regularizar las singularidades, aunque en realidad muchas no son regularizables con el conocimiento actual de dicha teoría).

Me hubiera gustado que José Edelstein nos comentara este artículo, pues trabaja en el estudio de este tipo de correcciones dependientes de la curvatura (sobre todo con las que tienen origen cuerdístico). Aprovecho para comentar en el podcast que Kip Thorne publicó en 1974 que hay un límite «práctico» para el momento angular máximo de un agujero negro astrofísico en rotación (Kip S. Thorne, «Disk-Accretion onto a Black Hole. II. Evolution of the Hole,» Astrophysical Journal 191: 507-520 (1974), https://adsabs.harvard.edu/full/1974ApJ…191..507T); si este resultado es correcto, el momento angular máximo normalizado es a < 0.998, siendo los agujeros negros extremales con a = 1 imposibles de observar. Gastón comenta que dicho resultado también se puede derivar usando la llamada tercera ley de la termodinámica de los agujeros negros; dicha ley afirma que se puede llevar a cero la entropía de un sistema con un proceso que implique energía finita. En agujeros negros, no habría ninguna manera que permita llevar un agujero negro en rotación a un estado extremal; así que los agujeros negros extremales astrofísicos no pueden existir en la Naturaleza.

Lo más relevante, en mi opinión, del nuevo artículo de Horowitz es que, por su fama, será el primero de toda una serie de artículos discutiendo este asunto (el artículo ya ha recibido siete citas). Así aprenderemos mucha cosas sobre la física de los agujeros negros en teoría de cuerdas. El nuevo artículo es Gary T. Horowitz, Maciej Kolanowski, …, Jorge E. Santos, «Extremal Kerr Black Holes as Amplifiers of New Physics,» Phys. Rev. Lett. 131: 091402 (31 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.091402; más información divulgativa en Ryan Wilkinson, «New Physics Magnified in Spinning Black Holes,» APS Physics 16: s117 (31 Aug 2023), https://physics.aps.org/articles/v16/s117.

Me toca comentar la tensión S₈ y el ritmo de crecimiento de las grandes estructuras cósmicos. La distribución de la materia no es homogénea y se caracteriza con la densidad relativa (ρ − 〈ρ〉)/〈ρ〉; como varía localmente, se puede sustituir por σ₈, su potencia r.m.s. (raíz cuadrática media) sobre una esfera de radio 8 Mpc/h, donde h = H₀/(100 km/Mpc/s) es la constante de Hubble normalizada; tanto la elección de la normalización como el valor es 8 Mpc es arbitraria, pero estándar; 8 Mpc es el tamaño típico de los cúmulos galácticos. En el estudio del valor de σ₈ usando lensado gravitacional débil en los catálogos galácticos se observa en el plano σ₈ versus Ω_m (la densidad de energía de la materia) una curva con forma de «banana» centrada más o menos en Ω_m = 0.3; se puede linealizar dicha curva (obteniendo otra con forma de «pepino») si se usa el plano S₈ versus Ω_m, donde S₈ = (Ω_m/0.3)^1/2. Hoy sabemos que ni el valor 100 km/Mpc/s, ni el valor 8 Mpc/h, ni el valor 0.3, ni el exponente 1/2 son correctos, pero se siguen usando por interés histórico (hoy en día el «pepino» se parece más a un «limón»).

El valor de S₈ se puede calcular para z ~ 1100 usando el fondo cósmico de microondas y extrapolarlo para z ~ 0 usando el modelo cosmológico de consenso (LCDM). El valor que se obtiene es S₈ ≈ 0.83 ± 0.01, cuando las estimaciones usando el lensado débil ofrecen un valor más pequeño, S₈ ≈ 0.77 ± 0.02 (que depende del catálogo de galaxias usado). La tensión entre ambos valores se estima en 3.2 sigmas (aunque combinando múltiples estimaciones se ha elevado la tensión hasta 4.2 sigmas). Para relajar esta tensión se ha propuesto usar la combinación f σ₈, donde f = Ω_m^γ es la llamada tasa de crecimiento de la densidad de materia, con γ el llamado índice de crecimiento; según el modelo LCDM el índice de crecimiento γ = 0.55. Según un nuevo artículo en Physical Review Letters liderado por Nhat-Minh Nguyen (Univ. Michigan, EEUU), tanto el fondo cósmico de microondas observado por Planck como los datos de lensado débil de grandes estructuras galácticas sugieren un valor de γ > 0.55, en concreto, γ = 0.633 ± 0.025, que está a 3.7 sigmas del valor γ = 0.55. Si se usa la combinación f σ₈ se obtiene un índice de crecimiento γ = 0.639 ± 0.025, que está a 4.2 sigmas del LCDM.

Nguyen y sus coautores proponen que la supresión del ritmo de crecimiento es debido a la energía oscura (que antigravita, a diferencia de la materia que gravita). Además, en su opinión apunta a una curvatura negativa del espacio (Planck observó Ω_k = −0.002 ± 0.004). Lo más curioso es que la combinación del nuevo valor de γ con una curvatura negativa reduce la tensión de S₈ de 3.2 sigmas a solo 0.9 sigmas. Esto no significa que se haya resuelto la tensión, sino que una combinación juiciosa de varios parámetros libres (como es de esperar) permite reducir la tensión hasta que desaparece. Yo tengo serias a dudas sobre el nuevo resultado, que tendrá que ser replicado de forma independiente. El artículo es Nhat-Minh Nguyen, Dragan Huterer, Yuewei Wen, «Evidence for Suppression of Structure Growth in the Concordance Cosmological Model,» Phys. Rev. Lett. 131: 111001 (11 Sep 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.111001, arXiv:2302.01331 [astro-ph.CO] (02 Feb 2023); una nota de prensa en University of Michigan, «The universe caught suppressing cosmic structure growth,» Phys.org, 11 Sep 2023.

Nos habla Gastón de una apología y una perspectiva de las mediciones con precisión de la línea de 21cm para investigar la física (estándar) en las épocas oscuras del universo. Nos habla de la era oscura del universo (entre la formación del fondo cósmico de microondas y la formación de las primeras estrellas). El universo está lleno de hidrógeno que emitía en la línea de 21 cm y que hoy recibimos en frecuencias de decenas de MHz (un rango porque la edad oscuro duró cientos de millones de años). Un nuevo artículo se estudia cómo con cosmología de precisión se podrá estudiar esta señal en el futuro. En mi opinión, poco optimista, se requerirán décadas para poder lograrlo. El artículo es Rajesh Mondal, Rennan Barkana, «Prospects for precision cosmology with the 21 cm signal from the dark ages,» Nature Astronomy 7: 1025-1030 (14 Sep 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-023-02057-y, arXiv:2305.08593 [astro-ph.CO] (15 May 2023).

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Sergi Hernandez​ pregunta: «En un episodio anterior: la constante de Hubble H0 (z=0) según el fondo cósmico era de 67.5 (extrapola de z =1100) y según la cosmología actual (a z=0) es de 73. ¿Es posible que no haya contradicción y simplemente se ha acelerado?» Gastón contesta que la pregunta a si no pasó algo en el universo entre z = 1100 y z = 0. La respuesta es que no lo sabemos, pero hasta ahora nadie ha descubierto qué podría haber pasado (hay cientos de especulaciones, pero todas fallan en alguna cosa). 

Néstor Martínez​ pregunta a Gastón: «En referencia a lo que mencionaste: ¿el campo gravitacional que impide el escape de la luz tiene un valor fijo? ¿Existe algún límite para la intensidad de un campo gravitacional?» Gastón responde que una agujero negro más grande tiene menor curvatura en horizonte (la curvatura es inversamente proporcional a la masa). Pero es un valor muy pequeño comparado con curvatura de Planck. Ese sería límite del campo gravitacional, donde la relatividad general debería ser sustituida por una futura gravitación cuántica. Pero en relatividad general no hay ningún límite (de hecho, en el entorno de las singularidades la curvatura tiende a infinito); aunque se espera que la futura gravitación cuántica regularice las singularidad (gracias a efectos cuánticos) y conduzca a un límite finito máximo para la curvatura (y con ella la intensidad el campo gravitacional).   

Y esto es todo. ¡Qué disfrutes del podcast!