He participado en el episodio 444 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [Acast A, Acast B; iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep444: SETI-Ballena; Fisión de Transuránicos; Agujero Negro Solar; Murciélagos», 28 dic 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: Un proyecto de comunicación con ballenas corcovadas (6:00). Elementos pesados en estrellas: Indicios de fisión de transuránicos (25:00). Cara B: Agujeros negros primordiales dentro de estrellas (11:05). Murciélagos y parques de energía solar (1:05:35). Señales de los oyentes (1:18:05). Imagen de portada realizada por Héctor Socas. 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 444 cara A en Acast.

Descargar el episodio 444 cara B en Acast.

Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Héctor Vives-Arias @DarkSapiens, Sara Robisco Cavite @SaraRC83, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @Manupombrol el nuevo diseño de mi fondo navideño para Zoom. Muchas gracias, Manu.

Tras la presentación, Héctor nos recuerda que la divertida entradilla de la semana pasada es de Manu Pombrol @Manupombrol. También anuncia que no habrá directo la próxima semana, pues se conteetarán preguntas de los oyentes.

Nos cuenta Sara un artículo en la revista PeerJ sobre una «conversación» entre personas y una ballena jorobada de Alaska. Héctor enfatiza que las ballenas jorobadas en Cosmos de Sagan eran llamadas ballenas corcovadas. Al grano, se reprodujeron una serie de sonidos grabados (exemplars) y se grabaron las respuestas de una ballena hembra bautizada Twain. La «conversación» que ha durado unos 20 minutos solo ha usado sonidos de contacto, que las ballenas jorobadas emiten cuando se encuentran entre ellas, llamados «whup» (o a veces «throp»). El espectrograma en esta figura muestra la conversación entre los humanos (E) y la ballena (T): T9, E11, T10, E11, T10, E12, T11, E12, T12, E13. La ballena se acerca al barco Glacier Seal y a unos 100 metros emite el «whup» T9 (Twain 9); los humanos responden con el «whup» E11 (Exemplar 11), que la ballena contesta con el «whup» T10; los humanos repiten E11 y la ballena vuelve a contestar T10; los humanos pasan al «whup» E12, que la ballena contesta con T11, repiten el E12, pero esta vez la ballena contesta con T12; finalmente, generan el E13 y la ballena abandona la «conversación» de contacto.

Los autores afirman sin reparo que esta es la primera interacción acústica intencionada («conversación») entre humanos y ballenas (la palabra «conversación» ha hecho que este artículo genere bastante eco en redes sociales). El artículo aprovecha para ofrecer una serie de lecciones para progresar en este campo con el objetivo de entender futuras «conversaciones»: (1) hay que preparar un biblioteca de «cantos» de ballenas correlacionados con comportamientos; (2) hay que desarrollar hidrófonos y micrófonos que alcancen los infrasonidos y los ultrasonidos que usan las ballenas; (3) hay que planificar la distribución tridimensional de los hidrófonos en el océano; y (4) hay que recolectar información multimodal, no solo acústica, sino también visual. Todo ello para intentar entender la asociación entre las respuestas acústicas y los comportamientos visualizados.

Sin lugar a dudas queda mucho trabajo por hacer, pero las dificultades de una «conversación» con ballenas nos recuerdan las que tendrá una futura conversación con alienígenas. El artículo es Brenda McCowan​, …, Lisa Walker, …, Laurance Doyle, «Interactive bioacoustic playback as a tool for detecting and exploring nonhuman intelligence: “conversing” with an Alaskan humpback whale,» PeerJ 11: e16349 (29 Nov 2023), doi: https://doi.org/10.7717/peerj.16349, bioRxiv 527130 (05 Feb 2023). Más información divulgativa en Eric Ralls, «Scientists have a 20-minute «conversation» with a humpback whale named Twain,» Earth.com, 27 Dic 2023.

Me toca comentar que se han observado indicios de la fisión nuclear de transuránicos y transactínidos en las kilonovas (fusiones de estrellas de neutrones). Se ha publicado en la revista Science, lo que ha generado gran eco mediático. Pero en algunos medios se han usado titulares muy desafortunados que sugieren que en las estrellas, además de la fusión nuclear, también se da la fisión nuclear, algo que no tiene ningún sentido. Como Sarah Romero, «Hallan evidencia de fisión nuclear en todo el universo», MUY Interesante, 16 dic 2023; Baltasar Pérez, «Elementos más pesados que el uranio que se formaron sin supernovas. La fisión nuclear, nunca antes observada en estrellas, apunta a elementos superpesados que se formaron sin necesidad de supernovas», Quo, 11 dic 2023; entre otros. Solo se ha observado que algunas estrellas viejas de baja metalicidad contienen más rutenio, rodio, paladio y plata de lo esperado; se interpreta que dicho exceso proviene de la nube de gas y polvo de la que se formaron, producto de una kilonova. En dicha kilonova se produjo una nucleosíntesis por captura rápida de neutrones (proceso r) que sintetizó elementos transuránicos (Z > 92, A > 238) y transactínidos (Z > 103, A > 260) que se fisionaron; los productos de dicha fisión explican el exceso observado.

Como Héctor Vives y Héctor aclaran, el proceso r ocurre cuando hay muchos neutrones disponibles (en las fusiones de estrellas de neutrones y en algunas supernovas muy energéticas) que se agregan formando núcleos masivos de forma tan rápida que se pueden forman núcleos de gran masa antes de que dé tiempo a que se desintegren; en el proceso s (que suele ocurrir en supernovas) hay muchos menos neutrones disponibles con lo que el proceso de agregación es más lento y los núcleos más masivos tienen tiempo suficiente para fisionarse en núcleos más ligeros, con lo que no se forman núcleos tan masivos como en el proceso r. Por cierto, me he hecho eco de esta noticia en «Indicios de la fisión de núcleos transuránicos y transactínidos en las kilonovas», LCMF, 26 dic 2023. El artículo es Ian U. Roederer, Nicole Vassh, …, Charli M. Sakari, «Element abundance patterns in stars indicate fission of nuclei heavier than uranium,» Science 382: 1177-1180 (07 Dec 2023), doi: https://doi.org/10.1126/science.adf1341, arXiv:2312.06844 [astro-ph.SR] (11 Dec 2023).

Nos cuenta Héctor Vives que podría haber agujeros negros primordiales dentro de las estrellas (incluso dentro del Sol) según dos artículos, uno en ApJ y su secuela en arXiv. En 1971 Stephen Hawking propuso que podría haber microagujeros negros en el centro de las estrellas (porque los agujeros negros no son «máquinas de tragar materia» ya que se «atragantan mucho durante las comidas copiosas» como muchos en las cenas de fin de año). Los agujeros negros primordiales (PBH) con masas inferiores a las de un asteroide (entre 10⁻¹⁸ y 10⁻¹⁰ masas solares) aún no están descartados como candidatos a la materia oscura; si tuvieran una masa de ∼10⁻¹⁸ M☉ y explicaran toda la materia oscura habría unos ∼10³⁰ PBH separados una distancia media de ∼1 UA (unidad astronómica, o distancia Tierra-Sol) en la Vía Láctea (donde la distancia media entre estrellas es de 5 años luz = ∼ 300 000 UA). A pesar de ello, la probabilidad de que una estrella capture un PBH es despreciable (pues se aceleran tanto al acercarse a la estrella que superan su velocidad de escape y acaban con una trayectoria hiperbólica en lugar de capturados).

Sin embargo, podría haber PBH en la nube de gas y polvo que colapsó para formar la estrella; al entrar el PBH en la nube en contracción, como la velocidad de escape crece con la contracción, hay cierta probabilidad de que sea capturado por la estrella naciente y acabe en su centro. Las estrellas cuya luminosidad es debida a la existencia de un agujero negro en su núcleo se llaman “cuasi-estrellas”. Las estrellas de tipo solar que nacieron con un microagujero negro en su centro, en las que parte de su luminosidad es debida a la acreción de materia de forma esférica en dicho agujero negro, han sido bautizadas como estrellas de Hawking.

Héctor Vives nos fascina con la idea de que el Sol podría ser una estrella de Hawking, sin que lo supiéramos. El ritmo de acreción de materia sería tan bajo que para las observaciones actuales del Sol no supondría ninguna diferencia. Sin embargo, para algunas estrellas y para algunas masas de PBH se podría detectar una señal del agujero negro central (cuando su tamaño sea significativo) gracias a la astrosismología. Como cuenta Héctor, las vibraciones de las estrellas son de dos tipos básicos, modos g (g-modes) y modos p (p-modes). Los modos p son ondas de presión, incapaces de explorar el núcleo de la estrella, luego se observan en la envoltura exterior. Pero los modos g son ondas gravitatorias, o de gravedad (como dice Héctor), ya que la fuerza de la gravitación es la responsable de estas vibraciones; estos modos pueden explorar el núcleo de la estrella y podrían ofrecer una señal astrosismológica de la existencia de estrellas de Hawking. Como destaca Héctor, esta señal se podría usar como detector de materia oscura, para explorar los PBH de masa asteroidal como candidatos.

Los nuevos artículos nos ofrecen cálculos de servilleta (muy al estilo de Avi Loeb) y simulaciones por ordenador usando el código MESA (Modules for Stellar Evolution) para la evolución en estelar en 1D (se asume que la estrella tiene simetría esférica); el agujero negro en el centro se incorpora como una condición de contorno de tipo radiativo que sigue un modelo de tipo Bondi (1952) para la acreción de materia isótropa en todas direcciones, teniendo en cuenta la luminosidad del agujero negro, que estará limitada por el límite de Eddington. Por tanto, los resultados se deben tomar como una estimación del orden de magnitud. Según estas estimaciones, un PBH con una masa de 10⁻¹⁰ M☉ (cinco veces menos que el planeta enano Ceres) «devoraría» al Sol en unos 350 millones de años; como el Sol tiene 4600 millones de años, podría albergar un PBH con una masa de 10⁻¹¹ M☉ en su interior, sin que lo supiéramos. El agujero negro central altera el diagrama de Hertzsprung–Russell para la evolución estelar en la fase final de la vida de la estrella de Hawking; durante gran parte de su vida, la estrella se mantiene en la secuencia principal. Por ello, para una estrella de la secuencia principal como el Sol, si fuera una estrella de Hawking, sus propiedades coincidirían con lo esperado para una estrella sin agujero negro central. Pero dentro de unos miles de millones de años el Sol podría empezar a mostrar desviaciones que desvelarían que es una estrella de Hawking (si lo fuera, claro).

Lo más sorprendente de los dos artículos que nos desglosa Héctor Vives es la baja tasa de acreción de materia del agujero negro. Ya sabes que el futuro del Sol (cuyo radio actual es de 0.0047 UA) es convertirse en una gigante roja con un radio entre 1 y 2 UA (superior a la órbita de la Tierra); más tarde expulsará sus capas más externas y acabará como una enana blanca rodeada de una nebulosa planetaria. Sin embargo, si el Sol fuera una estrella de Hawking con un PBH de 10⁻¹¹ M☉, en su fase de gigante roja alcanzaría un tamaño máximo de 0.03 UA (unas seis veces el radio actual); la Tierra sobreviviría, pero no la vida (ya que su temperatura superficial sería superior a 250 °C). Como estrella de Hawking, el Sol se mantendría como una sub-subgigante roja durante miles de millones de años, hasta convertirse en una estrella «rezagada» roja (red straggler) y un agujero negro de masa subsolar. Pero todo esto es muy hipotético, dado que el modelo unidimensional usado en estos artículos es demasiado simple. Futuros estudios de evolución estelar con códigos tridimensionales tendrán que aclarar todas estas fases.

El artículo de Hawking de 1971 ha sido citado más de 1800 veces (Google Scholar); a pesar de ello, hasta ahora las estrellas con un agujero negro central no habían recibido el nombre de «estrellas de Hawking». En los próximos años se publicarán muchos estudios que nos aclararán las propiedades de estos objetos tan exóticos. La asterosismología de alta resolución quizás podría revelar que en el interior de alguna estrella cercana se esconde un agujero negro primordial; pero no parece fácil que ocurra en un futuro cercano. Estos fascinantes artículos son Earl P. Bellinger, Matt E. Caplan, …, Jørgen Christensen-Dalsgaard, «Solar Evolution Models with a Central Black Hole,» The Astrophysical Journal 959: 113 (13 Dec 2023), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad04de, arXiv:2312.06782 [astro-ph.SR]; Matthew E. Caplan, Earl P. Bellinger, Andrew D. Santarelli, «Is there a black hole in the center of the Sun?» Invited article in Ap&SS, arXiv:2312.07647 [astro-ph.SR] (12 Dec 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2312.07647. A nivel divulgativo recomiendo Emma Clarke, «Did the Sun swallow a black hole?» Astrobites, 26 Dec 2023.

Nos cuenta Sara que las granjas de paneles solares afectan a los murciélagos insectívoros durante su vuelo y su alimentación. En concreto, los murciélagos cambiaron su vuelo hacia trayectorias más rápidas (+10 a +44 %) y más rectas (+33 %) con una menor probabilidad de intentar la captura de presas (−18 a −39 %). No se sabe el porqué; quizás la sombra de los paneles reduce la biomasa vegetal y la disponibilidad de insectos; o quixás haya otros efectos colaterales. Lo que apuntan los autores es que los efectos negativos de las granjas solares sobre los murciélagos deberían tenerse en cuenta cuando se planifiquen nuevos proyectos de energía solar.

El estudio se llevó a cabo en 9 parques solares en el valle del Ródano (Francia) y en 9 zonas anejas sin paneles (que actúan como zonas de control). Se han observado las trayectorias en vuelo de varias especies de murciélagos (Pipistrellus pipistrellus, P. kuhlii, P. nathusii, P. pygmaeus, Nyctalus leisleri y Plecotus austriacus). Las superficies de los parques solares varían entre 2.5 y 25 hectáreas, con capacidades entre 2.5 MW y 14 MW. Los paneles solares tienen en promedio 2.4 ± 0.4 m de altura y 3.4 ± 1.1 m de ancho, con una distancia entre las filas de 4.9 ± 1.3 m. Los murciélagos en vuelo se localizan en tres dimensiones usando cuatro micrófonos FG 23329 en forma de triángulo, que graban las llamadas de ecolocalización de los murciélagos desde 1 hasta 250 kHz. Se ha calculado la velocidad media, la velocidad mínima y la sinuosidad de cada trayectoria (se han eliminado las trayectorias con mayor incertidumbre en estos parámetros). Se han registrado 15 273 posiciones tridimensionales de murciélagos en 1 317 trayectorias de vuelo.

El artículo es Kévin Barré, Alice Baudouin, …, Christian Kerbiriou, «Insectivorous bats alter their flight and feeding behaviour at ground-mounted solar farms,» Journal of Applied Ecology (01 Dec 2023), doi: https://doi.org/10.1111/1365-2664.14555.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Héctor extrae una pregunta del club de fans en Facebook: Mariano Cognigni pregunta «¿por qué aún no se repitieron los tan controvertidos experimentos de sondas Viking?» Héctor promete contestar en detalle la semana próxima. Pero aprovecha para comentar que un experimento de las Viking para detectar moléculas complejas no encontró nada (aunque hoy sabemos que no era buen experimento para ello, pues dichas moléculas se hubieran destruido al calentarlas en el ambiente marciano). Pero otro experimento que inyectaba carbono-14 en el suelo para estudiar si aparecía en el aire (quizás metabolizado por microorganismos) dio un resultado positivo; a pesar de ello, se cuestionó su origen biológico, ya que hay explicaciones abióticas de la señal. No se repitieron estos experimentos porque no dieron resultados positivos y porque en la actualidad tampoco lo harían. De hecho, ya se han encontrado moléculas orgánicas complejas en Marte, pero su origen puede ser abiótico. La idea actual es traerlas a la Tierra para un análisis detallado en sofisticados laboratorios terrestres.

A. Vanessa Delgado Diaz​ pregunta: «Me surge una duda escuchándolos a todos: ¿Y Héctor, no se ha leído ningún paper?» Héctor contesta por alusiones que se había leído dos…

Cristina Hernández García pregunta: «La presencia de miniagujeros negros por ahí, ¿imposibilitaría o dificultaría los viajes interestelares?» Héctor y Héctor Vives contestan que son muy pequeños (menores que un átomo) y la probabilidad de toparse con ellos será muy pequeña. Preocupan más las partículas de polvo micrométrico, e incluso milimétrico. Comenta Héctor que la Misión Galileo tuvo encuentro con una tormenta de polvo interplanetario.