In distant space, a water world

Hubble Space Telescope reveals new type of planet

O

ur solar system contains three types of planets: rocky, terrestrial worlds (Mercury, Venus, Earth, and Mars), gas giants (Jupiter and Saturn), and ice giants (Uranus and Neptune). Planets orbiting distant stars come in an even wider variety, including lava worlds and “hot Jupiters.”

Observations by NASA’s Hubble Space Telescope have added a new type of planet to the mix. By analyzing the previously discovered world GJ1214b, astronomer Zachory Berta of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) and colleagues proved that it is a water world enshrouded by a thick, steamy atmosphere.

“GJ1214b is like no planet we know of,” said Berta. “A huge fraction of its mass is made up of water.”

GJ1214b was discovered in 2009 by the ground-based MEarth (pronounced “mirth”) Project, which is led by CfA’s David Charbonneau. This super-Earth is about 2.7 times Earth’s diameter and weighs almost 7 times as much. It orbits a red dwarf star every 38 hours at a distance of 1.3 million miles, giving it an estimated temperature of 450° Fahrenheit.

In 2010, CfA scientist Jacob Bean and colleagues reported that they had measured the atmosphere of GJ1214b, finding it likely that the atmosphere was composed mainly of water. However, their observations could also be explained by the presence of a worldwide haze in GJ1214b’s atmosphere.

Berta and his co-authors used Hubble’s WFC3 instrument to study GJ1214b when it crossed in front of its host star. During such a transit, the star’s light is filtered through the planet’s atmosphere, giving clues to the mix of gases.

“We’re using Hubble to measure the infrared color of sunset on this world,” explained Berta.

Hazes are more transparent to infrared light than to visible light, so the Hubble observations help tell the difference between a steamy and a hazy atmosphere.

They found the spectrum of GJ1214b to be featureless over a wide range of wavelengths, or colors. The atmospheric model most consistent with the Hubble data is a dense atmosphere of water vapor.

“The Hubble measurements really tip the balance in favor of a steamy atmosphere,” said Berta.

Since the planet’s mass and size are known, astronomers can calculate the density, which works out to about 2 grams per cubic centimeter. Water has a density of 1 g/cm3, while Earth’s average density is 5.5 g/cm3. This suggests that GJ1214b has much more water than Earth, and much less rock.

As a result, the internal structure of GJ1214b would be very different than our world.

“The high temperatures and high pressures would form exotic materials like ‘hot ice’ or ‘superfluid water’ — substances that are completely alien to our everyday experience,” said Berta.

Theorists expect that GJ1214b formed farther out from its star, where water ice was plentiful, and migrated inward early in the system’s history. In the process, it would have passed through the star’s habitable zone. How long it lingered there is unknown.

GJ1214b is located in the direction of the constellation Ophiuchus, and just 40 light-years from Earth. Therefore, it’s a prime candidate for study by the next-generation James Webb Space Telescope.

A paper reporting these results has been accepted for publication in The Astrophysical Journal and is available online.

This release is being issued jointly with NASA.

Fuente: Harvard University.

Los climas del Cosmos (1)

Documental del canal Historia, sobre los fenómenos meteorológicos en el Cosmos.






Fuente:Canal Historia.

Un nuevo experimento confirma la transformación de neutrinos

Por solo diez días se han adelantado los físicos del experimento internacional T2K, en Japón, a sus colegas de Minos, del laboratorio Fermilab (EE UU), en una dura competición científica por desvelar el comportamiento de los neutrinos, partículas elementales que apenas interaccionan con la materia y, pese a su abundancia en el universo, apenas caen en las trampas diseñadas para estudiarlos. Tras los resultados anunciados por T2K la semana pasada, ahora lo hacen los de Minos, destacando que sus datos con consistentes con los de los competidores, pero más precisos.

El fenómeno que unos y otros persiguen es la transformación de unos neutrinos en otros cuando recorren una distancia suficiente. Hay neutrinos de tres tipos (del electrón, del muón y del tau) y, por el mecanismo de la oscilación, parte de los emitidos de un tipo acaban convertidos en los de otro. Se habían observado ya experimentalmente dos formas de oscilaciones de neutrinos, pero faltaba la de los neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos.

Los científicos de T2K, experimento en el que participan físicos de partículas españoles, anunciaron haber detectado precisamente transformaciones de neutrinos del muón en neutrinos del electrón, y ahora lo confirman los de Minos. "Los resultados de estos dos experimentos pueden tener implicaciones en nuestra comprensión del papel que los neutrinos han podido jugar en la evolución del universo", explican los expertos de Fermilab. "Si los neutrinos muónicos se transforman en neutrinos electrónicos, estas partículas pueden ser la razón de que el Big Bang produjese más materia que antimateria, conduciendo al universo tal y como existe ahora".

Como los neutrinos oscilan -se transforman de unos en otros- al recorrer largas distancias, estos experimentos tienen que situar en un lugar el origen del haz de neutrinos (un acelerador de partículas) y en otro, lejano, el detector que capta ese haz y los neutrinos con identidad cambiada. En el caso de Minos, el acelerador esta en Fermilab, cerca de Chicago, y el detector a 735 kilómetros. Este último es un artefacto de 5.000 toneladas ubicado a 800 metros bajo tierra en el Laboratorio Subterráneo de Soudan (Minesota del Norte). Para garantizar la precisión de los datos, en realidad se utilizan dos detectores idénticos: uno en Fermilab que sirve para verificar la pureza del haz de neutrinos saliente y otro en Soudan. Los neutrinos tardan unas cuatro centésimas de segundo en viajar de un sitio a otro, atravesando la tierra sin apenas inmutarse. Esas centésimas de segundo son suficientes para que se produzca la transformación de unaa partículas en otras.

En el caso de T2K, son solo 295 kilómetros, desde el Japan Proton Accelerator Research Complex) hasta el detector subterráneo Superkamiokande.

Este experimento se paró por los desperfectos que sufrió el acelerador (el origen del haz de neutrinos) en el terremoto de marzo y no podrá volver a tomar datos hasta finales de este año. El equipo de EEUU, en el que colaboran 140 científicos, ingenieros y técnicos de cinco países, seguirá tomando datos hasta febrero de 2012.

Minos ha registrado un total de 62 neutrinos del electrón, que deberían haber sido 71 si la frecuencia de transformación fuese la indicada T2K, pero si no se hubieran producido esas transformaciones, explican los físicos de Fermilab, se habrían captado sólo 49. Los dos experimentos y métodos de análisis son complementarios pero diferentes, lo que explica los resultados ligeramente distintos. Los científicos interpretan que la mayor parte de los neutrinos del muón se transforman en el experimento en neutrinos del Tau y una pequeña fracción lo hace en neutrinos del electrón.

Fuente: El País

Paleotsunamis en el Golfo de Cádiz

Al menos cinco tsunamis han afectado al golfo de Cádiz en los últimos 7000 años según un estudio realizado por el Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) y cinco universidades españolas.

En los últimos años los tsunamis han acaparado las portadas de los medios por motivos tristemente conocidos. Los tsunamis son olas marinas de gran tamaño que se generan en la mayoría de los casos como consecuencia de movimientos sísmicos con epicentro en el océano que desplazan parte del fondo marino; o por deslizamientos submarinos debidos a la actividad volcánica. Su longitud de onda, o distancia que separa dos crestas sucesivas, puede alcanzar los 400 kilómetros frente a longitudes de onda que van de medio metro a 300 metros en las olas normales. En mares profundos estas olas pasan inadvertidas pues apenas se elevan un metro pero al llegar a la costa pueden alcanzar grandes alturas, excepcionalmente hasta 20 metros.

La energía de los tsunamis puede llegar a ser formidable, su turbulencia arrastra rocas y arena dando lugar a importantes cambios geomorfológicos que alteran sensiblemente el paisaje costero; estos cambios pueden conservarse en el registro geológico durante millones de años.

Aunque el riesgo de tsunami en España no es muy alto, la costa suroccidental de la península Ibérica es una de las zonas más expuestas a la acción de tsunamis en Europa, debido a los sistemas de fallas que marcan el límite entre las placas europea y africana. De los diversos tsunamis que se han registrado en la costa peninsular, el más conocido es el que tuvo lugar en 1755, asociado al terremoto de Lisboa, y que dio lugar a inundaciones en las costas de España, Portugal y Marruecos.

El análisis de los cambios sedimentarios, paleontológicos y geomorfológicos en estuarios, marismas, barras litorales y otros ambientes costeros, permite detectar la sismicidad ocurrida en el fondo oceánico. Otro indicador de la paleosismicidad marina es el registro de las turbiditas, que son los sedimentos depositados por corrientes de turbidez en zonas profundas del océano. Tras el estudio de los datos procedentes de ambas fuentes el equipo investigador ha elaborado un catálogo de paleotsunamis en el holoceno, que será publicado próximamente en la revista Quaternary International. Este catálogo está avalado por evidencias geológicas y geomorfológicas, registros arqueosísmicos y paleosísmicos, junto con datos históricos de los eventos más recientes.

"Antes del tsunami ligado al terremoto de Lisboa se han registrado otros cinco tsunamis en el Golfo de Cádiz en los últimos 7000 años" comenta Caridad Zazo, investigadora del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC. "El intervalo de recurrencia de estos eventos catastróficos oscila entre 1200 y 1500 años". Sin embargo, la fuente o fuentes sísmicas que originaron los tsunamis no están claras, ni tan siquiera para el asociado al terremoto de Lisboa.

Entre los múltiples enclaves del Golfo de Cádiz en los que se han detectado depósitos sedimentarios atribuidos a la acción de tsunamis, hay que citar Punta Umbría y las marismas de Doñana en Huelva y la flecha litoral de Valdelagrana, en Cádiz.

Referencia bibliográfica:
Lario, J., Zazo, C., Goy, J. L., Silva, P. G., Bardaji, T., Cabero, A., Dabrio, C. J. 2011. Holocene palaeotsunami catalogue of SW Iberia. Quaternary International. doi:10.1016j.quaint.2011.01.036

Fuente: Museo Nacional de Ciencias Naturales; Madrid.

Brian Greene: The search for hidden dimensions

Brian Greene explains how extra dimensions may solve several problems in physics, and gives his stance on the possibility of a "multi-verse".

Fuente: Richard Dawkins foundation.

El láser ilumina la biología

Las investigaciones biológicas basadas en la luz, especialmente la luz láser, están en pleno auge. ¿Quién no ha observado su mano iluminada por detrás por una bombilla y ha atisbado huesos y venas? ¿O quién no ha mirado a través de un microscopio tradicional para descubrir lo que no se detecta a simple vista? Sobre estas mismas bases, con la ayuda de los conocimientos biológicos, la tecnología, las matemáticas y el láser, avanzan los microscopios para ver órganos y células con detalle antes inalcanzable y para aplicar esas técnicas de imagen biológica al diagnóstico, el seguimiento y la terapia en campos médicos como la neurología y la oncología.

La espectroscopia de infrarrojo cercano (con diodos láser), por ejemplo, proporciona un método no invasivo para medir de forma continua el grado de oxigenación de los tejidos, el metabolismo y el flujo de la sangre en el cerebro.

Estos datos permiten estudiar el desarrollo del cerebro en bebés sanos, como están haciendo Clare E. Elwell y sus colegas del University College de Londres, con sensores ópticos aplicados en forma de casco. Se trata de tener una alternativa a la resonancia magnética funcional, que permite ver las áreas del cerebro que se encienden con cada actividad y que no se puede aplicar a los niños pequeños. Algo que se adivina muy útil, por ejemplo, en el diagnóstico precoz del autismo. Las aplicaciones terapéuticas, todavía experimentales, especialmente en bebés prematuros en unidades de cuidados intensivos, y otras no terapéuticas, como las relacionadas con la oxigenación muscular en atletas de élite, son el fruto de los grandes avances recientes en instrumentación y métodos de análisis.

"De cara a los próximos juegos olímpicos en Londres, estamos probando un sensor óptico que se sujeta al muslo de los patinadores de velocidad, para saber cual es la mejor estrategia de calentamiento", explicó Elwell en el congreso internacional L4H (Luz para la Salud) que se ha celebrado en el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en Castelldefels (Barcelona). Las aplicaciones biológicas de la física de la luz constituyen uno de los tres programas básicos del ICFO, junto a la energía y la información cuántica, explica su director, el físico Lluis Torner.

En oncología, los métodos de óptica difusa se están desarrollando, entre otras cosas, para caracterizar tumores de mama y predecir el efecto de cada terapia. "Hay necesidad de métodos funcionales, baratos, portátiles y no ionizantes para hacer un seguimiento constante de las pacientes", indica Regine Choe (Universidad de Rochester). La técnica no es tan fácil como iluminar con láser la mama y recoger la información. Son necesarios complicados algoritmos para medir exactamente lo que se quiere, en este caso la hemoglobina, la oxigenación y el flujo de la sangre, ya que donde crece un tumor aumentan los vasos sanguíneos que necesita para alimentarse. Los experimentos hechos en pacientes en combinación con técnicas más contrastadas son prometedores, entre otras cosas, para distinguir entre tumores benignos y malignos.

La base de los experimentos de Romain Quidant, de ICFO, es mucho más compleja, ya que se trata de desarrollar nanoherramientas basadas en la óptica cuántica, para su aplicación en biología avanzada. Su equipo estudia, con programas europeos, la utilización de nanoesferas de oro como método mínimamente invasivo para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. Estas nanoesferas, excitadas por láser, son fuentes puntuales de luz y de calor. Pueden, por ejemplo, detectar bajas concentraciones de marcadores tumorales en suero.

Por un lado se pretende construir un chip que sea un laboratorio completo para diagnóstico precoz y seguimiento de tratamientos. Por otro, se piensa en utilizar las nanopartículas como caballos de Troya con control remoto. El objetivo es que se adhieran exclusivamente a las células tumorales y las destruyan selectivamente por calor.

En las matemáticas se basa también el nuevo sistema comercial de microscopía STORM de Nikon, capaz de una resolución 10 veces superior a la de los más avanzados microscopios ópticos. Se introduce en el reino de lo diminuto, ya que puede hacer imágenes de detalles de células vivas, con ayuda de moléculas fluorescentes, con una resolución de 20 nanómetros, gracias a la gran cantidad de fotones que se emiten. Es una tecnología nacida en la Universidad de Harvard que ya se estaba utilizando en los laboratorios, y ahora se presenta, en forma compacta, como prueba de que "la microscopía óptica se desarrolla más rápidamente que nunca", en palabras de Peter Drent, director general de Nikon Instruments en Europa. El primero que se instala en el continente está desde la semana pasada en el ICFO (Universidad Politécnica de Cataluña), que ha sido elegido como centro de excelencia europeo para rodarlo, especialmente en el desarrollo del software.

Con más de 200 científicos y técnicos en la actualidad, el ICFO pretende, desde su creación en 2002, estar en la vanguardia mundial de las ciencias fotónicas experimentales. Torner explica que la fotónica es un campo muy amplio, una tecnología básica para el avance en otras áreas. Han elegido tres programas principales de investigación: energía, salud e información cuántica, siempre con la intención de ser líderes mundiales. Ya han publicado más de 25 artículos en el grupo Nature y a pesar de sus pocos años de existencia ya tienen un puesto en el mapa mundial.

Fuente: El País.

En busca de otros universos (Redes 98)

Alguien exactamente igual que tú, con tu mismo nombre y mismos recuerdos, está haciendo lo mismo que haces en este momento. Sin embargo, esta copia tuya se encuentra en otro universo… Por más extravagante que suene esta idea, deriva de las teorías más avanzadas de la cosmología moderna.

Eduard Punset viajó a Boston, en este universo, para que Max Tegmark, profesor de física del Massachusetts Institute of Technology, le explicase cómo las matemáticas –con apoyo de la física de partículas y de la astrofísica– sugieren que la realidad está poblada de una infinitud de universos, algunos completamente distintos del nuestro y otros, idénticos.

Fuente: Redes para la Ciencia.

Nuevas propiedades del agua confinada a bajas temperaturas

Según un estudio liderado por el investigador Giancarlo Franzese, de la Universidad de Barcelona, y publicado en la revista Physical Review Letters, el nanoconfinamiento hidrofóbico puede modificar la termodinámica del agua a muy bajas temperaturas. Este resultado puede tener aplicaciones en campos relacionados con la conservación a temperaturas criogénicas, del orden de -100 ºC, como en el caso de la preservación de células madre, sangre o alimentos. En este estudio, encabezado por el profesor del Departamento de Física Fundamental de la UB Giancarlo Franzese, han participado investigadores de la Universidad de Boston y la Universidad Técnica de Berlín.

El agua es un fluido con un comportamiento atípico. Una de sus características particulares es que su capacidad calorífica aumenta al enfriarse, y este comportamiento anómalo es el que nos permite, por ejemplo, regular la temperatura de nuestro cuerpo. Además, cuando el agua se sobreenfría ―es decir, cuando permanece en estado líquido aunque su temperatura esté por debajo de su punto de congelación―, las anomalías aumentan. Este comportamiento ha alimentado un intenso debate científico en los últimos veinte años, y podría darnos la clave para entender por qué el agua es tan diferente del resto de líquidos y por qué es tan importante para los organismos biológicos.


Desde un punto de vista técnico, las observaciones directas del agua sobreenfriada son complicadas, por lo que los investigadores recurren al nanoconfinamiento. Mediante el método Monte Carlo de simulación matemática, en este trabajo los investigadores han estudiado una capa de agua de cerca de un nanómetro de alto ―aproximadamente el equivalente al diámetro de tres moléculas de agua―, confinada entre dos placas hidrofóbicas. Posteriormente, han añadido nanopartículas hidrofóbicas a la capa de agua en posiciones al azar con el objetivo de generar nanocanales de tamaño variable.

Como resultado de este proceso se ha observado una fuerte disminución de las fluctuaciones termodinámicas, relacionadas con la compresibilidad, el coeficiente de expansión térmica y el calor específico. Esta disminución ocurre a todas las presiones y, a presiones del orden de 180 MPa, llega a ser de casi el 99 % para una concentración de nanopartículas del 25 % en volumen. También se ha determinado que la disminución sigue siendo de casi el 90 % para una concentración diez veces más baja.

Según Giancarlo Franzese, estos resultados implican que el comportamiento termodinámico del agua confinada en nanocanales hidrofóbicos es muy diferente del comportamiento del agua sin confinamiento, incluso en relación con la posible presencia de más de una fase líquida dentro de estos rangos de temperaturas y presiones.

Referencia del artículo
Strekalova, Elena G.; Mazza, Marco G.; Stanley, H. Eugene y Franzese, Giancarlo. «Large Decrease of Fluctuations for Supercooled Water in Hydrophobic Nanoconfinement», Physical Review Letters, 106, 145701 (2011).

Un físico español recibe el premio de la Gravity Research Foundation

El físico español Iván Agulló, de 31 años, actualmente investigador postdoctoral en la Penn State University (EE UU) y Leonard Parker (University Wisconsin-Milwaukee) han recibido el premio de la Gravity Research Foundation por un trabajo sobre la influencia de la mecánica cuántica y la expansión cósmica en las fluctuaciones de temperatura en el universo primitivo. Es la primera vez que un físico español recibe este galardón que otorga anualmente esa institución estadounidense, según informa el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

El trabajo premiado estudia cómo el mecanismo cuántico de producción estimulada de partículas (base teórica del láser) aplicado al universo muy primitivo puede contribuir a las fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas, añade el CPAN. Los cálculos teóricos que se desprenden del trabajo de Agulló y Parker podrán ser contratados observacionalmente con los registros del satélite Planck (de la Agencia Europea del Espacio, ESA) que está registrando, con altísima precisión, las minúsculas variaciones en la temperatura del fondo cósmico.

Agulló se doctoró en el Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universidad de Valencia) y, en 2009 y 2010 trabajó como investigador postdoctoral con Parker.

La Gravity Research Foundation está dedicada a impulsar la investigación sobre la teoría gravitatoria y en sus más de 60 años de historia ha galardonado a investigadores de alto prestigio, como Stephen Hawking, Roger Penrose, Abhay Ashtekar o George Smoot.

Fuente: El País.

El Universo - Los Climas del Cosmos (4)

Imagina un tornado tan poderoso que pudiera formar una planeta, o un viento que pasara por él a 6.000 millas por hora. ¿Y qué tal una lluvia en la que caen gotas de hierro? Parece ciencia ficción, pero este tipo de elementos climatológicos acontecen diariamente en nuestro Sistema Solar. Algunos científicos están empezando a descubrir los secretos de estos planetas y sus atmósferas. ¿Nos puede ayudar esta investigación a resolver las dudas que tenemos sobre la Tierra? Mientras nuestro propio planeta sufre los efectos del calentamiento global, es natural que miremos al cielo y nos preguntemos por el resto del Universo.

De los planetas a las estrellas y al borde de lo desconocido, la historia y la ciencia chocan en esta épica exploración del Universo y sus misterios. Es un universo muy antiguo. Sin embargo, a tan sólo 50 años desde que el primer hombre se aventurara en el espacio ultraterrestre, los cielos están dando sus mayores secretos. Telescopios espaciales que capturan violentas imágenes del nacimiento de estrellas y su caída en agujeros negros. Todos han cambiado de manera significativa la manera en que nos vemos a nosotros mismos. Uso de vanguardia en gráficos por ordenador, esta serie lleva el universo a la tierra para mostrar cómo sería la vida en otros planetas, y de imaginar qué tipo de formas de vida podría evolucionar en atmósferas exóticas. Estos episodios examinan los descubrimientos que fueron realizados y que científicos y exploradores que se atrevieron a aventurarse en el territorio inexplorado del universo.

Serie documental emitida por History Channel.

Un océano de magma fundido en una luna de Júpiter

En Io, una de las cuatro lunas del planeta descubiertas por Galileo, hay 400 volcanes activos


Solo dos cuerpos del Sistema Solar, que se sepa, tiene actividad volcánica con erupciones magmáticas: uno es la Tierra, el otro es Io, una de las cuatro lunas de Júpiter descubiertas por Galileo Galilei. Io, de tamaño ligeramente superior a nuestra luna, tiene unos 400 volcanes activos y se produce allí cada año cien veces más magma que en todos los terrestres. Explicar el vulcanismo activo de ese satélite jupiterino ha sido un reto desde que la nave espacial Voyager-1 lo descubrió en 1979 y ahora, gracias a la revisión de los datos obtenidos por otra misión de la NASA, la Galileo, unos científicos afirman tener pruebas que corroboran la mejor teoría: en el interior de Io, bajo la corteza fría, hay un océano de magma fundido, al menos en parte.

Desde luego, no es tarea sencilla determinar la estructura interna de un cuerpo en órbita del lejano Júpiter (588 millones de kilómetros de distancia mínima de la Tierra) y sin sismómetros allí. Khurana y sus colegas explican el último número de la revista Science cómo lo han logrado analizando de nuevo los datos tomados por el magnetómetro que llevaba a bordo la Galileo en cuatro sobrevuelos de Io, pero sobre todo en dos de ellos cumplidos en octubre de 1999 y en febrero de 2000. La nave de la NASA fue lanzada desde Florida en 1989, llegó a Júpiter en 1995 y se puso en órbita; estuvo tomando datos con sus diferentes instrumentos hasta que se dio por finalizada la misión, en 2003, y se enviaron órdenes al artefacto para realizar una maniobra de autodestrucción zambulléndose en la atmósfera jupiterina (evitando así que en el futuro pudiera precipitarse en la superficie de alguna de las lunas y contaminarla).

"El magma caliente de Io es un conductor eléctrico millones de veces mejor que las rocas normales que se encuentran en la superficie terrestres", explica Khurana en un comunicado de la UCLA. "Igual que las ondas emitidas por los detectores de metales que se utilizan en los aeropuertos rebotan contra las monedas que llevas en el bolsillo desvelando su presencia, el campo magnético rotatorio de Júpiter rebota constantemente con las rocas fundidas del interior de Io y la señal del rebote puede ser detectada por un magnétometro instalado en una nave espacial allí". Esas señales eran las que resultaban inexplicables hace una década y ahora, al ser revisadas, desvelan la presencia de una capa de magma en el interior de esa luna con un espesor superior a los 50 kilómetros, y al menos el 20% debe estar fundido.

En la Tierra los volcanes están localizados en zonas concretas, como el llamado anillo de fuego que bordea el Pacífico. En Io, el satélite galileano más cercana a Júpiter, hay volcanes por todos los lados. La temperatura de la lava en la superficie indica que en el interior deben alcanzarse entre 1.250 y 1.450 grados centígrados, señalan los científicos en su artículo en Science.

Lo que condujo a estos investigadores a la revisión de los datos de la Galileo años después de concluir la misión fueron las propiedades de unas rocas llamadas ultramáficas, capaces de transportar corriente eléctrica cuando están fundidas. Son rocas de origen ígneo, es decir, que se forman al enfriarse el magma, explican los expertos de la UCLA. Khurana y sus colegas tuvieron la idea de comprobar si los extraños registros del magnetómetro de la Galileo responderían al flujo de corriente eléctrica en una capa de rocas de este tipo fundidas o parcialmente fundidas en el interior de Io. Y dieron en el clavo: los análisis muestran que pueden ser rocas parecidas a unas ricas en silicatos, hierro y magnesio que se encuentran, por ejemplo, en la isla ártica de Spitsbergen (Noruega).

Fuente: El País.

La incertidumbre del universo cuántico (Redes 94)

La escala más pequeña del universo –la que se rige por las leyes de la física cuántica– parece un desafío al sentido común. Los objetos subatómicos pueden estar en más de un sitio a la vez, dos partículas en extremos opuestos de una galaxia pueden compartir información instantáneamente, y el mero hecho de observar un fenómeno cuántico puede modificarlo radicalmente.

En el próximo capítulo de Redes, Vlatko Vedral, físico de la Universidad de Oxford, explicará a Eduard Punset cómo lo más extraño de todo esto es que el universo mismo no estaría compuesto de materia ni de energía sino de información.

Fuente: Redes para la Ciencia.

Dos predicciones de Einstein han sido confirmadas con precisión extrema desde el espacio

Los resultados obtenidos por la sonda 'Grtavity Probe-B' tendrán un impacto a largo plazo en la física teórica, dice la NASA

Dos importantes predicciones derivadas de la Teoría General de la Relatividad de Einstein han sido confirmadas con una precisión sin precedentes gracias a una sonda espacial que fue diseñada precisamente con el ese objetivo. La Gravity Probe-B, una misión de la NASA, fue lanzada en 2004 y, con cuatro giroscopios ultraprecisos, estuvo midiendo el efecto de la curvatura del espacio-tiempo y el llamado efecto de arrastre de marco, en el que un cuerpo en rotación -la Tierra- arrastra el espacio-tiempo.

"Imagine que la Tierra están inmersa en miel, a medida que el planeta rota, la miel a su alrededor hará un remolino. Eso mismo sucede con el espacio tiempo", explica Francis Everitt, físico ce la Universidad de Stanford e investigador principal de la misión. "La Gravity Probe-B ha confirmado dos de las predicciones más profundas del universo de Einstein". La sonda dejó de funcionar en diciembre del año pasado y los científicos publican ahora los resultados de sus experimentos en la revista Physical Review Letters.

La misión científica es uno de los proyectos más largos de la NASA, cuenta la agencia espacial estadounidense en un comunicado. Los primeros fondos para desarrollar un experimento de relatividad con giroscopios se asignaron en 1963. Pero el proyecto murió y tiempo después, Everitt luchó durante años para hacer realidad la misión. Tanto esfuerzo produjo tecnologías avanzadas para diseñar, construir y volar en el espacio unos equipos capaces de hacer las sutiles mediciones necesarias. Los giroscopios de esta sonda y su equipo de seguimiento de estrellas son los más precisos que se han hecho, afirma la NASA.

La Gravity Probe.B ha determinado el efecto de la curvatura del espacio tiempo por el planeta Tierra y el efecto de arrastre de marco apuntando a una estrella. IM Pegasi, desde su posición en órbita polar terrestre. Si la gravedad no afectase al espacio tiempo, los giroscopios de la sonda apuntaría siempre en la misma dirección. Sin embargo, y confirmando la predicción de Einstein, los giroscopios han experimentado cambios minúsculos pero medibles en la dirección de su rotación por la atracción gravitatoria ejercida sobre ellos por la Tierra.

Los resultados obtenidos tendrán un notable efecto a largo plazo en el trabajo de los físicos teóricos", ha declarado Bill Danchi, científico de la NASA. "Todo reto futuro a la Teoría General de la Relatividad de Einstein tendrán que lograr medidas más precisas que las que ha logrado ahora la Gravity Probe-B.

Además, la NASA destaca que ha habido avances desarrollados para esta sonda de investigación científica fundamental que se han aplicado en el sistema GPS y que las tecnologías se incorporaron también el en satélite Cobe que descubrió, en los años noventa, las variaciones en la radiación de fondo cósmica, lo que significó una prueba importante de la teoría del Big Bang.

Fuente: El País.

Antimateria pesada en un experimento

Mil millones de colisiones de núcleos de oro han permitido a un equipo científico identificar antihelio-4, los más pesados núcleos de antimateria observados hasta ahora. El experimento se ha hecho en el detector Star del colisionador de iones pesados RHIC, del Laboratorio Nacional de Brookhaven (EEUU), donde ya se habían batido récord de producción de antimateria. Los núcleos de antihelio-4 están formados por dos antiprotones y dos antineutrones. Los físicos, al anunciar el descubrimiento, advierten que el próximo récord en este campo tardará en llegar, ya que el siguiente núcleo estable de antimateria más pesado, el antilitio-6 está fuera del alcance de la tecnología actual de aceleradores.

La primera partícula de antimateria, predicha por el físico teórico Paul Dirac, fue descubierta en 1932, como subproductos de los rayos cósmicos que chocan en la atmósfera terrestre. Era un positrón, o antielectrón, una partícula igual al común electrón pero con carga eléctrica de signo contrario, es decir, positiva en lugar de negativa. La antimateria se produce desde hace años en los laboratorios y son más fáciles, más comunes, las antipartículas más ligeras, que exigen menos energía en su producción. En los años cincuenta se logró producir el antiprotón (núcleo de antihidrógeno) y el antiprotón en el Bevatrón de Berkeley (EE UU). El antihidrógeno pesado (hecho de un antiprotón y un antineutrón) se creó en los años sesenta en los aceleradores de Brookhaven y del Laboratorio Europeo de Física d epartículas (CERN, junto a Ginebra). En la década siguiente se hicieron núcleos del isótopo antihelio-3 (con un sólo antineutrón) y se observan en abundancia en los experimentos del Star, pero el antihelio-4 ha exigido esos mil millones de colisiones de núcleos y varios meses de análisis de los datos.

Las colisiones de alta energía de los núcleos de oro en el Rhic (de casi cuatro kilómetros de circunferencia) recrean durante unos instantes las condiciones del universo primitivo caliente y denso, cuando tenía sólo unas pocas millonésimas de segundo después del Big Bang, explican los expertos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley que participan en el experimento. En la explosión inicial se creó igual cantidad de materia que de antimateria que deberían haberse aniquilado completamente, "pero por razones aún no de todo comprendidas, sólo parece que sobrevivió la materia, y hoy ese exceso de materia forma todo el universo visible que conocemos", añaden los físicos.

En las colisiones de iones pesados del RHIC, básicamente se produce también igual cantidad de materia que de antimateria, pero las bolas de fuego resultantes se expanden y enfrían muy rápido, de manera que la antimateria puede evitar la aniquilación y durante el tiempo suficiente para ser detectada en el Star. Participan en estos experimentos más de 300 expertos de 54 instituciones de 12 países.

Fuente: El País.

Las Universidades de Córdoba y Málaga patentan baterias transparentes que almacenan y regulan la energía solar

Un grupo de trabajo formado por investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) y la Universidad de Málaga (UMA) ha conseguido desarrollar unas baterías transparentes que permitirían almacenar y regular la energía obtenida de la luz solar incidente sobre las ventanas o superficies translucidas.


Estas baterías recargables de ión litio, que presentan una forma tipo sándwich, se podrían acoplar a un dispositivo fotovoltaico donde la parte externa transmitiría la energía solar recogida a la parte interna, que sería el interior del sándwich y que contiene los electrodos de la batería. "Lo novedoso de este sistema es que podría combinar las células fotovoltaicas con el almacenamiento de la energía en unas baterías recargables, cuya energía se podría utilizar posteriormente a través de un circuito eléctrico", explica el profesor Luis Sánchez Granados, responsable del proyecto.

Estos dispositivos presentan como ventaja que se podrían colocar en cualquier sitio donde sea posible introducir un módulo transparente como las ventanas, cristales de un automóvil o la cristalera de los invernaderos; captarían energía solar durante el día convirtiéndola en eléctrica y almacenándola para su posterior uso como por ejemplo en la iluminación del edificio.

"Otra ventaja es que los materiales y su metodología permite crearlos de manera industrial lo que abarataría los costes de producción y pueden utilizarse en grandes superficies de construcción", explica Sánchez Granados. Además, "su transparencia a la luz solar, que permite la visión a través de ellos, unido al hecho de que puede ser fabricada directamente sobre soportes transparentes (vidrios o polímeros) hace que pueda ser integrada en superficies acristaladas de edificios, y combinada con células solares para ser utilizada en sistemas de ahorro y suficiencia energética en edificios, incluida la iluminación o incluso llegar a desarrollar un sistema que oscurezca gradualmente las ventanas utilizando solamente la energía almacenada en estas baterías", concluye.

Para el desarrollo y final implantación de este dispositivo hay que integrarlo dentro de unas células fotovoltaicas transparentes. Este es el campo de estudio realizado por el grupo de investigación dirigido por el profesor Francisco Martín de la Universidad de Málaga.

Después de la publicación de esta patente diferentes empresas del sector de la construcción y la electrónica se han interesado ya por este tipo de baterías y su posible comercialización.

Fuente: Universidad de Córdoba

¿Cómo se pueden producir gotas nanométricas de forma controlada?

Cuando una gota cae sobre una flor de loto, permanece sobre la superficie sin llegar a mojarla. Esto se debe, por un lado, a los componentes químicos de las hojas de esta planta, que repelen el agua porque son hidrofóbicos, y por otro, a la nanoestructura de la superficie, que contribuye todavía más a repeler el agua. Basándose en estas propiedades nanoestructuradas de las superficies, investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona han llevado a cabo un estudio, publicado en la revista Nature materials, en el que se muestran cuáles son las condiciones físicas necesarias para la formación controlada de gotas con proporciones de entre la micro y la nanoescala.

En el trabajo se han determinado las diferentes condiciones físicas para que un fluido se desestabilice para formar gotas en función de las características de mojado de la superficie. Como explica Ignasi Pagonabarraga, profesor del Departamento de Física Fundamental de la UB y uno de los autores del trabajo, «la interacción del fluido con la superficie se puede utilizar para controlar con precisión el tamaño y el periodo en el que aparecen las gotas. Aunque existen otros métodos para crear gotas micrométricas, la afinidad de los líquidos con las superficies sólidas abre un escenario más versátil para la producción y el control de gotas hasta la nanoescala».

Según la profesora del Departamento de Estructura y Constituyentes de la Materia de la UB y coautora del trabajo, Aurora Hernández-Machado, «la miniaturización en los líquidos es importante para mejorar la eficiencia y optimizar el gasto de sustancias, como los fármacos, los cosméticos o la tinta, lo cual permitiría abaratar los procesos asociados a la producción y al control de estos productos. Por otro lado, el modelo físico, que se podría definir como el de un dispensador microfluídico de las diferentes sustancias, permite superar las limitaciones asociadas a los procesos actuales de formación de gotas, por un lado, y llegar a escalas nanométricas, por otro».

Uno de los campos con más aplicaciones para este tipo de procesos es el de los dispositivos llamados lab-on-a-chip (LOC), que integran varias funciones de análisis de laboratorio en pocas micras y requieren volúmenes muy pequeños de líquido para llevar a cabo los correspondientes análisis. Las dinámicas para la formación de gotas submicrométricas tienen aplicaciones tecnológicas en otros campos, por ejemplo en el control de la administración de fármacos o en la formación de emulsiones como las que se utilizan en las cremas cosméticas llamadas de caviar, formadas por pequeñas gotas de sustancias con determinadas propiedades dentro de otro fluido. También es aplicable a otras tecnologías, como a la distribución de tinta en las impresoras.

Desde el punto de vista físico, las gotas se generan por una inestabilidad del fluido. En el estudio se presenta un mecanismo de desestabilización de la adherencia del microfilamento del fluido en diferentes tipos de superficies. Los investigadores han determinado el equilibrio de fuerzas que determina el mecanismo de emisión de gotas en el que intervienen la capilaridad del fluido, la fricción viscosa con la superficie sólida y la gravedad. Este balance de fuerzas y el tamaño de la superficie determinan el tamaño de las gotas emitidas, que pueden llegar a ser nanométricas. Por otra parte, también se ha observado que la emisión depende en gran parte del ángulo estático de mojado, es decir, del ángulo que forma la gota con la superficie de contacto. Cuanto mayor es este ángulo, más hidrofóbica es la superficie.

En los experimentos que se han llevado a cabo, que en todos los casos han sido de agua en aire, para mostrar el funcionamiento del modelo físico se ha llegado a la creación de gotas del orden de micras, pero el modelo permite producir hasta gotas nanométricas. En el estudio se han analizado desde superficies hidrofílicas hasta sustratos superhidrofóbicos y los autores muestran cómo las propiedades de mojado se pueden utilizar para localizar el punto de emisión del goteo. De esta forma, variando las propiedades químicas y nanoestructurales de la superficie es posible modificar este ángulo y controlar la dinámica del proceso de formación de gotas.

Referencia del artículo:
Rodrigo Ledesma-Aguilar, Raul Nistal, Aurora Hernández-Machado e Ignasi Pagonabarraga. «Controlled drop emission by wetting properties in driven liquid filaments». Nature Materials (abril, 2011). DOI: 10.1038/NMAT2998

Fuente: Universidad de Barcelona.

Destellos de rayos gamma en la fusión de estrellas de neutrones

Una potente simulación por ordenador permite desvelar los procesos que se generan en la colisión de dos cuerpos estelares superdensos

A menudo se producen en el universo potentes destellos de rayos gamma, extremadamente brillantes, que emiten en unos segundos tanta energía como nuestra galaxia en un año. La mayor parte de esa emisión es en rayos gamma, la luz de más alta energía. Son fenómenos que intrigan a los físicos, que no pueden explicar los procesos detallados que los originan. Los destellos denominados largos, que duran más de dos segundos, se producirían cuando una estrella muy masiva colapsa y se convierte en un agujero negro, pero acerca de los destellos cortos de rayos gamma hay más dudas. Una hipótesis es que la colisión y fusión de dos estrellas de neutrones podría generarlos y, para comprobar tal hipótesis, un equipo de físicos ha recurrido a la simulación del proceso por ordenador.

Una estrella de neutrones es el núcleo supercomprimido remanente cuando estalla como supernova una estrella de masa inferior a 30 veces la del Sol. La materia de ese resto es tan densa que una sola cucharilla de ella superaría en masa a las montañas del Himalaya, explican los expertos de la NASA. Los científicos, liderados por Luzziano Rezzolla, han hecho la simulación de la colisión y fusión partiendo de un par de estrellas de neutrones magnéticas que orbitan una alrededor de la otra a una distancia de 17,6 kilómetros y cada una con una masa de vez y media la del Sol en una esfera de solo 27 kilómetros de diámetro, pero generando un campo magnético un billón de veces más fuerte que el solar.

La simulación se ha hecho con un potente superordenador (Damiana, en el Instituto Albert Einstein de Postdam, Alemania) y ha tardado casi siete semanas en reproducir los procesos que en la naturaleza duran 35 milisegundos. "Por primera vez hemos logrado llegar con la simulación más allá de la fusión y formación del agujero negro", dice Chryssa Kouveliotou, del Centro Marshall de la NASA. "Esta es, con mucho, la simulación más larga de este proceso y es importante porque solo en escalas de tiempo suficientemente largas crece el campo magnético y se reorganiza desde una estructura caótica a algo que se parece a un chorro".

A los 15 milisegundos de comenzar el proceso en la simulación, las dos estrellas de neutrones chocan, se funden y se transforman en un agujero negro en rápida rotación que tiene una masa equivalente a la de 2,9 veces el Sol. La frontera del agujero negro, el llamado horizonte de sucesos, se extiende menos de 10 kilómetros y a su alrededor un caos de materia superdensa alcanza temperaturas de varios miles de millones de grados; la fusión amplifica la fuerza de los dos campos magnéticos originales combinados.

En los siguientes 11 milisegundos, el gas que hace remolinos a velocidades cercanas a la velocidad de la luz continúa amplificando el campo magnético al mismo tiempo que este se organiza y gradualmente va formando un par de chorros proyectados hacia el exterior a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Esto es exactamente la configuración necesaria para alimentar los chorros de partículas ultrarrápidas que producen destellos breves de rayos gamma. En total, 35 milisegundos.

"Resolviendo ecuaciones de la relatividad de Einstein y dejando que la naturaleza siga su curso, hemos levantado el velo de misterio que cubría los estallidos cortos de rayos gamma y revelado cuál puede ser su generador central", dice Rezzolla. "Parece que la fusión de estrellas de neutrones genera inevitablemente estructuras alineadas, como chorros, en un campo magnético ultrafuerte".

Los investigadores, que van a publicar los resultados de su investigación en la revista Astrophysical Journal Letters, advierten que para tener la prueba definitiva de que este proceso ahora simulado en ordenador es correcto, habrá que esperar a la detección de ondas gravitacionales que deben producirse, ondulaciones en el espacio-tiempo predichas por la relatividad de Einstein.

Fuente: El País.

El Universo - Nebulosas (y 5)

Realizaremos un tour por la "Galería de Arte de la Galaxia" y observaremos la que se considera la "joya de la corona" de los cielos. Las nebulosas son misteriosas nubes de gas que no están clasificadas como estrellas, planetas, lunas o asteroides. Los astrónomos usan las técnicas más sofisticadas para poder observarlas, ya que son prácticamente invisibles a simple vista. Poco menos que asombrosas, las nebulosas emiten, reflejan u oscurecen la luz de la galaxia mediante increíbles espirales de color. Las nebulosas marcan las regiones donde la nada del espacio se fusiona primero, donde nacen las estrellas y donde también mueren. Durante el espacio, avanzados gráficos generados por ordenador nos ayudarán a traer el Universo hasta la misma Tierra.

De los planetas a las estrellas y al borde de lo desconocido, la historia y la ciencia chocan en esta épica exploración del Universo y sus misterios. Es un universo muy antiguo. Sin embargo, a tan sólo 50 años desde que el primer hombre se aventurara en el espacio ultraterrestre, los cielos están dando sus mayores secretos. Telescopios espaciales que capturan violentas imágenes del nacimiento de estrellas y su caída en agujeros negros. Todos han cambiado de manera significativa la manera en que nos vemos a nosotros mismos. Uso de vanguardia en gráficos por ordenador, esta serie lleva el universo a la tierra para mostrar cómo sería la vida en otros planetas, y de imaginar qué tipo de formas de vida podría evolucionar en atmósferas exóticas. Estos episodios examinan los descubrimientos que fueron realizados y que científicos y exploradores que se atrevieron a aventurarse en el territorio inexplorado del universo.

Serie documental emitida por History Channel.

El Universo - Nebulosas (4)

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Serie documental emitida por History Channel.

El Universo - Nebulosas (3)

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Serie documental emitida por History Channel.