Te recomiendo disfrutar del episodio 470 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePodcast A y ApplePodcast B], titulado “Ep470: Beethoven; Cardiografías; Oxígeno e Inteligencia; OGLE; Cuásar», 27 jun 2024. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: La solución al misterio del metrónomo de Beethoven (10:00). OGLE no observa agujeros negros masivos en el halo galáctico (27:00). CMRxRecon: un conjunto de datos y un banco de pruebas públicos para facilitar el avance en técnicas de deep learning que usen imágenes de resonancia magnética cardíaca (51:00). Cara B: CMRxRecon (00:01). Agujero negro de mil millones de masas solares a redshift z=7 (26:45). El oxígeno como cuello de botella para el desarrollo de vida inteligente (43:15). El paso de la Tierra por una densa nube interestelar (1:20:45). Señales de los oyentes (1:41:45). 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 470 cara A en iVoox.

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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Sara Robisco Cavite @SaraRC83, Gastón Giribet @GastonGiribet (solo cara B), y Francis Villatoro @eMuleNews (solo cara A). También intervienen Almudena Castro y José Edelstein en la cara A. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @ManuPombrol el nuevo diseño de mi fondo para Zoom. Muchas gracias, Manu.

Tras la presentación de Héctor, comento que me encuentro en la Universidad Jaguelónica de Cracovia, Polonia, en el Workshop SIG XII: Dynamics and Interactions: from quantum to gravity, 15-29 Jun 2024. El viernes 28 de junio impartí la charla «Recent advances in compacton-anticompacton collisions». Se conectan durante unos minutos José Edelstein y Almudena Castro. Ella nos cuenta “La solución al misterio del metrónomo de Beethoven”, LCMF, 01 ene 2021, que publicó en su artículo Almudena Martin-Castro, Iñaki Ucar, «Conductors’ tempo choices shed light over Beethoven’s metronome,» PLoS ONE 15: e0243616 (16 Dec 2020), doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243616; un ejemplo perfecto de multidisciplinaridad que combina la física (modelos mecánicos del péndulo), la ingeniería de telecomunicaciones (teoría de la señal aplicada al análisis del tempo de grabaciones musicales) y la música (Almudena es pianista e Iñaki es clarinetista). La idea de Almudena nació de una pieza en este blog, “El metrónomo de Beethoven”, LCMF, 25 nov 2013.

Me toca comentar que OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) publica en Nature que no ha observado agujeros negros masivos en el halo galáctico que expliquen la materia oscura. Przemek Mróz y sus coautores son físicos polacos de la Universidad de Varsovia, con un par de ellos afincados en Reino Unido y en Israel. Los agujeros negros primordiales darían lugar a efectos de lente gravitacional fuerte sobre las estrellas (microlensado); OGLE ha estudiado 78.7 millones de estrellas más brillantes que magnitud 22 en la Gran Nube de Magallanes (GNM) durante 20 años, datos de OGLE-III (2001-2009) y OGLE-IV (2010-2020). No se han observado ninguno; hay 13 sucesos candidatos que se explican mediante estrellas compactas (enanas marrones, estrellas y remanentes estelares, como enanas blancas y estrellas de neutrones). El fondo esperado eran 6 sucesos de lentes de GNM y entre 7 y 15 de la Vía Láctea (en total, entre 13 y 21).

La región más sensible es 0.01 M☉ (masas solares); se esperaba observar 1100 sucesos si constituyeran toda la materia oscura. Para 1 M☉ se esperaba detectar 554 sucesos, 258 para 10 M☉, 99 para 100M☉ y 27 para 1000 M☉. Así se logra poner límites de exclusión a la materia oscura formada por agujeros negros primordiales de masa en dichos rangos: Para 0.01 M☉ la fracción es 0.28 %, para 1 M☉ es 0.55 %, para 10M☉ es 1.2 %, para 100 M☉ es 3.0 %, para 1000 M☉ es 11 %. En el rango entre un quinto de la masa de Júpiter (1.8 × 10⁻⁴ M☉) y 6.3 M☉ no se da cuenta de más del 1 % de toda la masas oscura; y en el rango entre cinco veces la masa de la Tierra (1.3 × 10⁻⁵ M☉) y 860 M☉ no pueden dar cuenta de más del 10 %. Así que las observaciones de ondas gravitacionales en fusiones de agujeros negros de masa estelar no muestra indicios de agujeros negros primordiales responsables de la materia oscura. El artículo es Przemek Mróz, Andrzej Udalski, …, Milena Ratajczak, “No massive black holes in the Milky Way halo,” Nature (24 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07704-6, arXiv:2403.02386 [astro-ph.GA] (04 Mar 2024).

Héctor presenta la cuña comercial patrocinada por Babbel, «la escuela de idiomas que te llevas en tu móvil»; accede a la web https://www.babbel.com con el código COFFEEBREAK para disfrutar de una oferta de 3 meses gratis adicionales a una suscripción durante 3 meses.

Nos cuenta Sara un artículo publicado en Scientific Data (revista Springer Nature) que presenta CMRxRecon, un conjunto de datos y un banco de pruebas públicos para facilitar el avance en técnicas de Deep Learning que usen imágenes de resonancia magnética cardíaca (CMR). La técnica CMR es lenta y de baja resolución temporal, por ello hay pocos bancos de imágenes públicos. El nuevo artículo presenta un banco con imágenes de 300 pacientes, calibradas y con muy bajo nivel de ruido. Un avance relevante para quienes entrenan redes de neuronas artificiales para el diagnóstico usando CMR, como nos cuenta Sara. El banco de datos ofrece las imágenes en varios formatos, incluyendo el formato plano (raw) que se obtiene de la máquina de resonancia. Por cierto, Héctor nos explica como funciona la imagen por resonancia magnética.

Los autores del artículo también han creado un Challenge, para que los concursantes desarrollen su propio sistema de eliminación de ruido de imágenes CMR que será validado con el conjunto de datos CMRxRecon. Sin lugar a dudas una propuesta muy prometedora. El artículo es Chengyan Wang, Jun Lyu, …, Xiaobo Qu, “CMRxRecon: A publicly available k-space dataset and benchmark to advance deep learning for cardiac MRI,” Scientific Data 11: 687 (25 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41597-024-03525-4.

Nos cuenta Gastón un artículo en Nature Astronomy sobre un agujero negro de mil millones de masas solares observado con MIRI (MRS) de JWST a un desplazamiento al rojo de z=7 (cuando el universo tenía 760 millones de años). Se trata del cuásar  J1120+0641 (z = 7.0848), observado en la época de reionización con un toroide de polvo detectado a λrest ≃ 1.3 μm, con lo que la temperatura del polvo se estima en mayor de 1413 ± 7.4 K (kelvin); de hecho, 4 de los 16 cuásares conocidos con z > 16 tienen una temperatura mayor de 1400 K (y solo 1 de 137 con z < 16).

Se estima que la masa del agujero negro super masivo J1120+0641, según su línea Hα (solo observable con JWST), es de M = 1.52 ± 0.17 × 10⁹ M⊙, compatible con estimaciones previas realizadas con telescopios desde tierra. Lo sorprendente es que su gran disco de acreción de materia se ha formado mucho más rápido de lo esperado (parece que ya es “maduro” cuando el universo tiene 760 millones de años). El artículo es Sarah E. I. Bosman, Javier Álvarez-Márquez, …, Bart Vandenbussche, “A mature quasar at cosmic dawn revealed by JWST rest-frame infrared spectroscopy,” Nature Astronomy (17 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02273-0, arXiv:2307.14414 [astro-ph.GA] (26 Jul 2023). Más información divulgativa en la nota de prensa “A black hole of inexplicable mass. The black hole already weighed a billion solar masses when the universe was still in its infancy,” News, Max Planck Gesellschaft, 21 Jun 2024, y en «JWST confirms that quasars do not evolve across cosmic time,» Nature Astronomy (17 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02280-1.

Héctor comenta que se ha publicado en Nature Astronomy que el oxígeno es un cuello de botella para el desarrollo de vida inteligente capaz de desarrollar tecnologías observables con tecnomarcadores. La idea es que la combustión al aire libre (por ejemplo en la metalurgia) solo es posible en atmósferas similares a la terrestre con un proporción de oxígeno mayor del 18 %. Este límite inferior es mayor que el necesario para sostener una biosfera con organismos multicelulares (observable mediante biomarcadores). Se comparan este tipo de atmósferas con otras atmósferas que podrían sostener una biosfera, pero se concluye que el oxígeno es fundamental para que puedan evolucionar especies tecnológicas. El artículo es Amedeo Balbi, Adam Frank, “The Oxygen Bottleneck for Technospheres,” Nature Astronomy 8: 39-43 (28 Dec 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-023-02112-8, arXiv:2308.01160 [astro-ph.EP] (02 Aug 2023).

Nos cuenta Héctor un artículo de Avi Loeb en Nature Astronomy sobre el paso de la Tierra por una densa y fría nube interestelar, hace entre 2 y 3 millones de años. Las nubes frías y densas en el medio interestelar de nuestra galaxia son entre 4 y 5 órdenes de magnitud más densas que las nubes difusas. Se ha estimado el campo de velocidad de la Cinta Local de Nubes Frías (LRCC, por Local Ribbon of Cold Clouds) a partir de datos a 21 cm del estudio HI4PI (HI4π survey). Parece ser que el Sistema Solar pudo atravesar la LRCC en la constelación del Lince hace entre 2 y 3 millones de años. Un simulador de la heliosfera muestra que durante el paso, la heliosfera se redujo a una escala de 0.22 UA, más pequeña que la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Esto habría puesto a la Tierra en contacto directo con el denso medio interestelar durante cierto período de tiempo y la habría expuesto a una densidad de hidrógeno neutro superior a 3000 /cm³. Este escenario concuerda con los indicios geológicos en los isótopos ⁶⁰Fe y ²⁴⁴Pu.

El encuentro y el aumento de la radiación de los rayos cósmicos galácticos podrían haber tenido un impacto sustancial en el sistema y el clima de la Tierra. El artículo es Merav Opher, Abraham Loeb, J. E. G. Peek, «A possible direct exposure of the Earth to the cold dense interstellar medium 2–3 Myr ago,» Nature Astronomy (10 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02279-8.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Pregunta Néstor Martínez: «Siendo la masa total del universo la misma desde el Big Bang, cuando surgen las primeras estrellas, ¿el medio interestelar era una especie de fluido? Digo por el escaso tamaño». Contesta Héctor que la masa del universo no ha sido la misma desde el Big Bang, por ejemplo, la materia bariónica en las estrellas se convierte en luz. Además, cuando hay estrellas, para poder hablar de medio interestelar, el medio interestelar es un vacío muy vacío. La materia está concentrada en las estrellas, entre ellas el universo es muy poco denso, muy vacío (hasta la siguiente estrella). Gastón comenta que la densidad promedio del universo hoy en día es de tres átomos de hidrógeno por metro cúbico; pero solo se puede hablar de fluido a enormes escalas, intercumulares.

Javier Benavides pregunta: «¿Cuándo volvéis de vacaciones?» Héctor contesta que nuestras vacaciones son en julio, volvemos en agosto. El primer episodio de agosto será el que grabaremos en el evento OWN de Valencia. En julio se emitirán episodios repetidos.

Pregunta de Eduardo Javier Suárez: «¿No sería más lógico buscar un (bio)marcador en procesos fotosintéticos?» Héctor contesta que claro, si pudiéramos, pero no podemos. Lo que podemos observar ahora mismo es muy limitado. Podemos aspirar a detectar oxígeno en una atmósfera y medir cuánto hay. Pero detectar fotosíntesis es casi imposible (salvo in situ). Héctor dice que le han dicho que la creatividad es estimulada químicamente, de forma artificial, y que gran parte del progreso de nuestra civilización está originado en estimulación química.

Pregunta Cristina Hernández: «Si el espacio latente son las neuronas que por su posición comunican entre grupos de relevantes, la que se activa con Star Wars y con la vida de Hamil, al alterarlo, ¿se mezcla cosas muy locas?» Sara contesta que eso es lo que hace Midjourney. Ha sido entrenada con imágenes y parte de su espacio latente para generar imágenes. Héctor dice que esto da una pista de lo que pueden ser los sueños; le parece fascinante que las redes neuronales puedan ayudar a aprender sobre nosotros mismos.

Pregunta Fénix el loco: «Los fotones median con las partículas con carga electromagnética, los gluones entre los que tienen carga de color, ¿entre qué mediaría el hipotético gravitón?» Contesta Gastón que media entre cualquier partícula que tenga energía. La carga de gravedad es la densidad de energía. La gravedad también actúa sobre las partículas no masivas, como la luz, incluso interactúa consigo misma. La gravedad gravita. Los gluones también lo hacen, también tienen carga de color, luego interactúan con otros gluones. Pero «los gravitones hacen todo lo que a uno se le ocurre, juntarse dos gravitones y salir dos, juntarse dos y salir tres, dos y salir cuatro, y así hasta el infinito. Todo mucho más complejo, nos dice Gastón.

Cristina Hernández García pregunta: «¿Esas supernovas pueden haber esterilizado el entorno antes de entrar el Sol por esa zona?» Contesta Héctor que las supernovas habrán esterilizado su entorno, pero como ocurrieron hace millones de años, pero a nosotros no nos afectarían porque entramos en esa zona cuando ya habían pasado las explosiones. Nosotros llevamos unos 10 millones de años entrando en esta burbuja y las explosiones deben ser más antiguas que la burbuja en sí. Nosotros encontramos granitos de polvo contaminados con subproductos de esa explosión de supernova.

Lorenzo Escartín pregunta: «En el caso de evaporación de un agujero negro, del par de partículas en el horizonte, la que entra hace perder energía. ¿Por qué? ¿No debería ser simétrico?» Contesta Gastón que la energía siempre es relativa a un observador, incluso en relatividad general. Esta relatividad de la energía depende de la velocidad, pero en relatividad general también depende de la posición en un campo gravitatorio. Cuando uno dice que la partícula que entra al agujero negro tiene una energía efectivamente negativa se refiere a energía vista desde un observador que está muy distante al agujero negro y está quieto frente a él. Pero para un observador cerca del horizonte, donde se crea el par de partículas, el fenómeno sería completamente simétrico. Aunque dicho observador estaría cayendo junto al agujero negro y no vería ninguna formación de partículas; en realidad no vería nada. Héctor apostilla que la formación del par requiere algún aporte de energía, que aparece de la curvatura del propio espacio; una mitad la recuperas con la partícula que cruza el horizonte, pero la otra mitad se pierde hacia el infinito.

Pregunta Luis Vélez: «Durante el colapso hacia un agujero negro de una estrella, ¿pueden llegar a darse las mismas condiciones para que aparezca de nuevo el fenómeno de inflación en el interior del agujero negro?» Gastón comenta que en la inflación, además de una densidad de energía muy alta, es necesario que haya una presión muy negativa e igual a la densidad de energía (lo que se llama un estado de falso vacío). La densidad de energía tiene que comportarse de forma muy parecida a como lo hace la energía oscura, aunque se trate de un campo escalar, el inflatón. Héctor resume que la condición para la inflación es que la densidad de energía se comporte como la energía oscura. Gastón apostilla que acumulando polvo hasta densidades muy grandes no puedo generar inflación, generaré mucha gravedad, mucha curvatura del espacio, pero no generaré expansión exponencial.

Y nos despedimos hasta agosto. ¡Nos vamos de vacaciones! ¡Que disfrutes del podcast!