Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 867627 veces)

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Una burbuja en el caldero cósmico

ASTRONOMÍA

(Foto: ESA, J. Toala & M. Guerrero (IAA-CSIC), Y.-H. Chu & R. Gruendl (UIUC), S. Arthur (CRyA–UNAM), R. Smith (NOAO/CTIO), S. Snowden (NASA/GSFC) y G. Ramos-Larios (IAM))

El telescopio espacial XMM-Newton de la ESA nos envía una imagen de este fantasmagórico rostro en rayos X para celebrar Halloween. Se trata de una burbuja producida por el intenso viento de una estrella que ‘vivirá rápido y morirá joven’.
Esta burbuja se encuentra a 5.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Canis Major, el ‘Can Mayor’, y parece la cara de un perro o de un lobo.
La burbuja abarca unos 60 años luz, y se creó bajo la acción del intenso viento emitido por la estrella de Wolf-Rayet HD 50896 – la estrella rosa en el centro de la imagen, que sería el ojo derecho de este peculiar espectro.
Las estrellas de Wolf-Rayet son astros calientes y masivos – con una masa unas 35 veces mayor que la de nuestro Sol – que expulsan grandes cantidades de materia a través de un intenso viento estelar, una corriente de plasma a millones de grados centígrados que emite rayos X, representados en azul en esta imagen.
El material que rodea a la estrella se enciende en tonos rojizos al interactuar con el fuerte viento estelar, como se puede ver en la zona de la ‘mejilla’.
El halo verde es el resultado de la colisión de una onda de choque que escapa de la estrella con las capas de materia expulsada con anterioridad.
Una ‘llamarada’ de rayos X en la esquina superior izquierda da forma a la oreja del ‘lobo’, y la región más densa de la esquina inferior derecha se asemeja a un hocico.
La ‘hora de las brujas’ se acerca para esta burbuja y para su estrella. La burbuja explotará y se terminará dispersando, mientras que la estrella terminará sus días con una dramática explosión de supernova.
El artículo X-Ray Emission from the Wolf-Rayet Bubble S 308, de J. Toala et al, ha sido publicado en el Astrophysical Journal 755, 77 (2012). (Fuente: ESA)

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El insólito modo de orientarse de ciertos peces en una caverna de Ecuador

ZOOLOGÍA

Un ejemplar de Astroblepus pholeter. (Foto aphne Soares, University of Maryland)

En una intrigante cueva ecuatoriana, una especie de pez de caverna ha evolucionado para hacer algo que quizás sólo haga ella: navegar orientándose gracias a sus dentículos, estructuras similares a los dientes pero que emergen de la piel.
El uso sensorial de estas estructuras parece ser un fenómeno evolutivo no conocido hasta ahora, y puede que sólo exista en esta caverna.
Así lo creen los investigadores, de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador, la Universidad de Maryland en College Park, Estados Unidos, y los Institutos Nacionales estadounidenses de Salud, quienes han descubierto la existencia de esta fascinante rareza evolutiva, una extraordinaria adaptación a vivir en un ambiente sumido en una oscuridad total y en el que las aguas circulan a gran velocidad.
Muchos peces tienen dentículos. Llamarles dientes no es del todo desacertado en lo que se refiere a su composición, ya que cuentan con capas de dentina y esmalte dental, como los dientes propiamente dichos, los de la boca. El uso común de los dentículos en los peces es para efectuar cortes, protegerse, o reducir la resistencia al avance por el agua cuando nadan.
El Astroblepus pholeter, el pez que vive en esta cueva ecuatoriana, desarrolló un nuevo modo de usarlos: una forma de percepción sensorial de su entorno. El equipo de Daphne Soares, de la Universidad de Maryland, ha comprobado que los dentículos de estos peces se han acabado convirtiendo en herramientas para percibir su entorno, las cuales crean imágenes hidrodinámicas que les permiten orientarse en un entorno oscuro y con rápidas corrientes de agua.
Por regla general, los peces perciben el flujo de agua mediante neuromastos, órganos pequeños en su línea lateral que comparten características con el oído humano. La mayoría de los peces de caverna tiene un sistema de neuromastos ampliado, para adaptarse mejor a la vida en la oscuridad, pero el del Astroblepus pholeter casi no le sirve de nada a este animal. En cambio, sus dentículos están conectados a la parte mecanosensorial del cerebro, lo cual permite al pez detectar la dirección del flujo de agua y la distancia desde el fondo a medida que las corrientes desvían sus dentículos, a juzgar por los hallazgos hechos en el estudio.
Lo descubierto revela un nuevo camino por el cual la evolución ha permitido a una especie animal vivir en este desafiante entorno. No sólo está completamente oscuro, sino que el mundo que rodea a esos peces fluye con mucha rapidez.
Soares cree que las corrientes de agua rápidas y turbulentas de la caverna donde vive el Astroblepus pholeter pueden ser la razón de que sus dentículos hayan evolucionado de esta forma. Las corrientes imperantes probablemente son demasiado fuertes como para que el sistema de neuromastos se haya podido desarrollar como lo hizo en otras especies. Y pone el ejemplo de intentar escuchar a alguien hablando en un concierto de rock ara una persona normal, el ruido de fondo es demasiado alto.

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Cartografiar el universo mediante Inteligencia Artificial

ASTRONOMÍA

Una sección del universo local. (Foto: Francisco Kitaura, Leibniz Institute for Astrophysics, Potsdam)

Un equipo de astrónomos ha desarrollado un algoritmo de inteligencia artificial que ayuda a representar en gráficos y a explicar la estructura y la dinámica del universo que nos rodea, con una precisión sin precedentes.
Los científicos usan de manera rutinaria grandes telescopios para explorar diversos sectores del cielo. Para cartografiar el universo, se necesita combinar mapas y estimar las distancias de cientos de miles de galaxias. Obtener un mapa de la estructura a gran escala del universo no garantiza poder entender lo que se ve en él, ya que la distribución de materia que los astrónomos ven es intrigante y difícil de explicar, con galaxias formando una compleja "telaraña cósmica" de cúmulos, con filamentos que los conectan y grandes regiones vacías entre ellos.
La fuerza impulsora de esta compleja estructura es la gravedad. Esta fuerza se proyecta a partir de dos componentes: El mejor conocido es la materia normal, que parece constituir tan sólo el 5 por ciento del universo. Estrellas, planetas y todo lo que nos rodea en la Tierra, incluyendo nuestros propios cuerpos, está hecho de materia normal. El otro componente del "motor" de la gravedad en el universo es la Materia Oscura. Esta singular materia, que por ahora nadie ha visto, constituye, según se cree, el 23 por ciento del universo. Aparte de estas dos formas de materia, un 72 por ciento del cosmos se compone de una misteriosa fuerza, denominada "Energía Oscura" que, a diferencia de la materia, no ejerce una fuerza de atracción gravitacional, sino que se cree que es responsable de acelerar la expansión del universo.
Mediciones del calor residual del Big Bang (la, así llamada, radiación del fondo cósmico de microondas, o CMBR por sus siglas en inglés) que se emitió hace 13.700 millones de años cuando se creó el universo, permiten a los astrónomos determinar el movimiento del Grupo Local, el cúmulo de galaxias que incluye a la Vía Láctea, la galaxia en la que vivimos. Los astrónomos intentan conciliar este movimiento con el predicho por la distribución de la materia que nos rodea en nuestro vecindario cósmico y su fuerza gravitatoria asociada, pero esto se ve limitado por la dificultad de cartografiar la materia oscura en la misma región.
Para tratar de resolver este problema, el equipo de Francisco Kitaura del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam, Alemania, ha desarrollado un nuevo algoritmo basado en el concepto de la Inteligencia Artificial. Comienza con las fluctuaciones en la densidad del universo vistas en la radiación del fondo cósmico de microondas, y a continuación modela la forma en la que la materia se concentra forjando las galaxias, que evolucionan a lo largo de miles de millones de años.
En lo que se refiere a la distribución de las galaxias y los movimientos de éstas, el universo resultante de esa simulación encaja muy bien con el universo hoy observable.
La creación de este algoritmo es por tanto un prometedor avance. Con su ayuda, es ahora factible confeccionar modelos del universo con una precisión sin precedentes y estudiar a fondo cómo se forjaron las mayores estructuras del cosmos.

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Nuevos datos del GTC para desvelar el misterio de la atmósfera de una de las ‘supertierras’ más estudiadas

ASTRONOMÍA

Impresión artística de GJ 1214b junto a su estrella. (Foto: NASA, ESA, y D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics))

A veces, tan importante es lo que se observa como lo que no se observa. Un equipo del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en España, ha comprobado que la atmósfera de la ‘supertierra’ GJ 1214b, uno de los exoplanetas más conocidos porque puede observarse desde la Tierra con determinados telescopios, no se caracteriza por un exceso de hidrógeno. La conclusión, obtenida tras observaciones en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), apoya la idea de que GJ 1214b tiene una atmósfera compuesta por elementos de alta metalicidad.
El trabajo, que aparece publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, ha sido liderado por los investigadores del IAC Felipe Murgas y Enric Palle, quienes explican las razones por las que iniciaron el proyecto: “Conocer la composición atmosférica de un planeta es muy importante porque puede revelar las condiciones físicas en capas más internas de su atmósfera”. Este tipo de información supone un paso más para que, en el futuro, la comunidad científica pueda realizar estos análisis en otras ‘supertierras’ potencialmente habitables.
Según relata Murgas, en los últimos 20 años se ha incrementado considerablemente el descubrimiento de nuevos exoplanetas –aquellos detectados fuera del Sistema Solar- gracias a los surveys o grandes campañas de observación dedicadas a su detección. Dentro de este zoológico planetario, hay un grupo que despierta más curiosidad entre los astrofísicos: las ‘supertierras’. Son planetas que poseen una masa entre 2 y 10 veces la de La Tierra, un rango que no tiene correspondencia en el Sistema Solar. Sin embargo, el parecido con nuestro planeta los convierte en “buenos candidatos” para la búsqueda de vida.
Quizá una de las ‘supertierras’ más conocidas sea GJ 1214b, descubierta en 2009 a unos 42 años luz de la Tierra, “una distancia cercana en escala galáctica”, apunta el astrofísico del IAC. Con todo, su fama no se debe a su distancia a nosotros sino a su relación con la estrella a la que orbita: debido a que el tamaño relativo del planeta respecto a su estrella es mayor que en otros casos, los eclipses que produce GJ 1214b al pasar por delante de su estrella causan una disminución importante del brillo que nos llega de esta y, por tanto, observable con telescopios desde la Tierra. “Por esta razón, se han realizado numerosos estudios tratando de identificar algún elemento o molécula que pueda determinar su composición atmosférica”, añade.
Sin embargo, y a pesar de los esfuerzos, “no se ha podido detectar ninguna señal atribuible a su atmósfera”. Murgas y Pallé utilizaron el instrumento de filtros sintonizables OSIRIS del GTC para comprobar si el exoplaneta tenía un exceso de hidrógeno: “En concreto, observamos el rango espectral en el que debería aparecer la línea de transición atómica del Hidrógeno conocida como Ha. Si GJ 1214b tuviera una atmósfera rica en vapor de agua, es posible que esta molécula se destruyera en capas altas de su atmósfera debido a la radiación de la estrella, generando un exceso de hidrógeno”. Aunque existe cierto margen de error, no parece que este sea el caso.
¿Y qué implica la ausencia de hallazgos? Para los autores, viene a apoyar la teoría de que GJ 1214b tiene una atmósfera compuesta por elementos de alta metalicidad que producen una absorción constante en longitud de onda. “De confirmarse, el planeta estaría envuelto en una niebla uniforme, lo que impediría observar su superficie. Justo lo contrario que en la Tierra”, señala Murgas. “Los elementos metálicos pueden provenir de actividad volcánica u otros mecanismos mediante los que el planeta cambia su composición atmosférica inicial a través del tiempo”, concreta el astrofísico del IAC. En cualquier caso, prosigue, el trabajo es un paso más para desvelar la verdadera naturaleza de GJ 1214b.

Fuente: IAC

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¿La relación causa-efecto es inamovible en el ámbito cuántico?

FÍSICA

Un nuevo marco para la mecánica cuántica que no asume un tiempo global preexistente. (Foto: Universität Wien)

Uno de los conceptos más enraizados en la ciencia y en nuestra vida cotidiana es el de la relación causa-efecto: Los sucesos del presente son resultado de sucesos del pasado y, a su vez, serán las causas de sucesos futuros. Si un evento A es causa de un efecto B, entonces B no puede ser causa de A.
Ahora, unos físicos teóricos de la Universidad de Viena en Austria y la Universidad Libre de Bruselas en Bélgica han llegado a la conclusión de que en la mecánica cuántica es posible concebir situaciones en las que un evento individual pueda ser tanto causa como efecto de otro.
Aunque todavía no se sabe si situaciones de este tipo aparecen realmente en la naturaleza, la mera posibilidad de que pudieran existir abre la perspectiva de repercusiones potenciales de gran alcance para los fundamentos de la mecánica cuántica, la gravedad cuántica y la computación cuántica.
En la vida cotidiana y en la física clásica, los sucesos están ordenados en el tiempo: Una causa sólo puede influir sobre un efecto en su futuro, no en su pasado. Un ejemplo sencillo de esto es el siguiente: Imaginemos una persona, Juana, entrando en una habitación durante la única visita de su vida a un edificio histórico. En la sala, Juana encuentra una hoja de papel. Después de leer lo que está escrito en el papel, Juana borra el mensaje, escribe el suyo propio en el mismo papel, y se va. Otra persona, Antonio, también durante la única visita de su vida a ese edificio, entra justo a continuación en la misma habitación, y hace lo mismo: Lee el mensaje en la hoja de papel, lo borra y escribe el suyo propio.
Si Antonio entra en la habitación después que Juana, podrá leer lo que ella escribió. Sin embargo, Juana no podrá leer lo que Antonio escribió. En este caso, lo que Juana escribe es la "causa" y lo que Antonio lee es el "efecto".
Por más veces que se repitiera la situación, y aunque se intercambiase el orden en que ambas personas entran en la habitación y leen, borran y escriben en el papel, sólo una de ellas podrá leer lo que la otra escribió. Aún sin que sepan de antemano quien de los dos ha entrado primero en la sala, lo pueden deducir por el hecho obvio de que poder leer el mensaje implica que su autor lo ha escrito antes, no después. Si Antonio llega después y lee el mensaje de Juana, él sabrá que ha entrado en la sala después de la persona que ha escrito ese mensaje, no antes.
Si sólo se toman en cuenta las leyes de la física clásica, el orden de los sucesos es fijo: uno de los dos, Antonio o Juana, es el primero en entrar en la habitación y dejar un mensaje para la otra persona que llegue a continuación.
Sin embargo, cuando entra en juego la mecánica cuántica, la situación puede cambiar radicalmente. Según la mecánica cuántica, los objetos pueden perder sus bien definidas propiedades clásicas. Por ejemplo, una partícula puede estar en dos lugares diferentes al mismo tiempo, al menos en teoría y en ciertos aspectos. En física cuántica, a este fenómeno se le denomina "superposición cuántica".
El equipo internacional de físicos, dirigido por Caslav Brukner de la Universidad de Viena, ha mostrado que incluso el orden causal de los sucesos podría tener dicha superposición. Si, en nuestro ejemplo, Juana y Antonio tienen un sistema cuántico en lugar de una hoja ordinaria de papel para escribir sus mensajes, pueden terminar en una situación en la cual cada uno puede leer una parte del mensaje escrito por el otro. Habría una superposición de dos situaciones que parecen ser mutuamente excluyentes: Juana entraría en la habitación primero y dejaría un mensaje antes que Antonio, y Antonio entraría en la habitación primero y dejaría un mensaje antes que Juana.
"Esa superposición, sin embargo, no ha sido considerada en la formulación estándar de la mecánica cuántica debido a que la teoría siempre da por supuesto que existe un orden causal firme entre los sucesos", aclara Ognyan Oreshkov de la Universidad Libre de Bruselas. "Pero si consideramos que la mecánica cuántica gobierna todos los fenómenos, es natural esperar que el orden de los sucesos también pueda llegar a ser indeterminado, de modo similar a como pasa con la ubicación de una partícula o su velocidad", añade Fabio Costa de la Universidad de Viena.
Este trabajo constituye un paso importante para comprender que el orden causal firme quizá no sea una propiedad insoslayable de la naturaleza. "El desafío real es determinar dónde deberíamos buscar superposiciones del orden causal en la naturaleza", acota Brukner.

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Panorámica de los confines del universo

ASTRONOMÍA

Porción del panorama eXtreme Deep Field. (Foto: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, y P. Oesch, UC Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; y el HUDF09 Team)

Ensamblando y procesando imágenes de distintos sectores del universo, un equipo de astrónomos ha elaborado un nuevo y mejorado retrato de la panorámica más profunda del cosmos observada por la humanidad.
Denominada XDF (por las siglas de eXtreme Deep Field), la nueva panorámica fue elaborada por un equipo dirigido por Garth Illingworth, profesor de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en Santa Cruz. La imagen combina 10 años de fotografías del Telescopio Espacial Hubble de una parcela del firmamento situada en el centro de otra panorámica anterior y menos profunda del cosmos lejano, conocida como HUDF (por las siglas de Hubble Ultra Deep Field).
La HUDF es una imagen de un área pequeña del cosmos en la constelación Fornax. Esta panorámica fue creada usando datos del Telescopio Espacial Hubble de 2003 y 2004. Recogiendo la tenue luz del firmamento durante muchas horas de observación, la imagen resultante reveló miles de galaxias, algunas cercanas pero otras muy distantes, constituyendo la panorámica más profunda del universo captada hasta ese momento.
La nueva panorámica XDF, a todo color, tiene una resolución aún mayor, y contiene unas 5.500 galaxias, un número muy elevado teniendo en cuenta que su campo visual es más pequeño que el de la panorámica HUDF.
En la panorámica XDF aparecen majestuosas galaxias espirales similares a nuestra galaxia la Vía Láctea y a nuestra vecina la galaxia de Andrómeda, así como grandes y borrosas galaxias rojas donde ha cesado la formación de nuevas estrellas. Estas galaxias rojas son los restos de colisiones titánicas entre galaxias de un pasado remoto y se encuentran en una etapa crepuscular de su existencia, siendo viejas la mayoría de las estrellas que albergan. Esparcidas a través de la panorámica aparecen otras galaxias, pequeñas, tenues y más distantes, que son del tipo de galaxias precursoras a partir de las cuales se forjaron las ricas galaxias actuales. La historia de las galaxias, desde cuando aparecieron las primeras hasta las que existen en la actualidad como nuestra Vía Láctea, aparece representada en esta notable imagen.
El universo tiene 13.700 millones de años, y la XDF revela galaxias que datan de hace 13.200 millones de años. La mayoría de las galaxias que aparecen en la XDF datan de cuando eran jóvenes, pequeñas y en fase de crecimiento, un crecimiento éste que a menudo se desarrolló de modo violento al colisionar y fusionarse galaxias entre sí. La luz de los acontecimientos pasados está llegando ahora a la Tierra, por lo que la XDF es también una especie de "túnel del tiempo" hacia el pasado distante. La galaxia más primitiva en la XDF existía, con el aspecto con que la vemos ahora, apenas 450 millones de años después del nacimiento del universo en el Big Bang.
Antes de que el Telescopio Espacial Hubble se lanzase al espacio en 1990, los astrónomos no solían vislumbrar galaxias a más de 7.000 millones de años-luz de distancia, la mitad de lo que mide el universo de extremo a extremo. Las observaciones con telescopios en tierra no permitían determinar con suficiente certeza cómo las galaxias se formaron y evolucionaron en el universo temprano.
El Telescopio Espacial Hubble permitió que los astrónomos echasen su primer vistazo a cómo eran de jóvenes las galaxias de tipos actuales. Esto proporcionó evidencias visuales directas y convincentes de que el universo claramente está cambiando a medida que envejece.

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Hacia un lanzador espacial de femtosatélites

ASTRONÁUTICA

Miembros del equipo justo antes del lanzamiento. (Imagen: ULPGC)

A las 8h30 del 31 de octubre tuvo lugar en Las Palmas de Gran Canaria el primer lanzamiento de prueba para poner en el futuro en órbita satélites de bajo coste. La prueba se hizo desde la sede del Instituto para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación en Comunicaciones (IDeTIC) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC).
La ULPGC y la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) colaboran en el desarrollo del proyecto Wikisat, que nació con el fin de obtener una lanzadera de muy bajo coste capaz de poner en órbita satélites de muy pequeño tamaño –femtosatélites, de unos 100 gramos de peso–. Estos satélites tienen un tiempo de vida reducido, de unas dos semanas, ya que, debido a su baja altitud se queman durante su reentrada a la atmósfera sin dejar residuos.
El despegue, que estaba previsto para las 8 de esta mañana, se tuvo que retrasar media hora debido a las condiciones meteorológicas, aunque finalmente se realizó con éxito. En cuarenta y cinco minutos el globo utilizado como primera etapa ya había alcanzado los 6.000 metros de altura.
El objetivo de este lanzamiento y de los que se seguirán realizando periódicamente es el de ayudar a generar una nueva actividad económicamente productiva, que permitirá a Canarias convertirse en el primer lugar que proporcione acceso low cost al espacio, dejándolo al alcance de casi cualquier persona.
Joshua Tristancho, de la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial (EETAC) de la UPC, afirma además que el uso de estos sistemas “hará que sean posibles operaciones como poner en órbita sistemas de vigilancia, específicos para cada ocasión, que ayuden a controlar catástrofes como inundaciones, incendios o vertidos”.
Los femtosatélites ascienden arrastrados por un globo los primeros 32 kilómetros hasta la estratosfera. A partir de ahí continúan su viaje impulsados por un cohete de 4 kg de peso y dos etapas de propulsión. Según Tristancho, este sistema hace que la lanzadera pueda incluso “llevarse en el maletero de un coche familiar”.
La UPC se encarga de la fabricación del cohete, mientras que el IDeTIC ha desarrollado los sistemas que permiten recuperar los elementos reutilizables de la lanzadera y la monitorización de sus parámetros durante el vuelo.

Fuente: SINC

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Despega la Progress M-17M en dirección a la estación espacial

ASTRONÁUTICA

Rusia lanzó hacia la estación espacial una nave de carga Progress. La misión utilizó de nuevo una ruta rápida de ascenso, que permite la conexión con el complejo orbital en unas seis horas, en vez de los 2 días habituales. La Progress M-17M despegó a las 07:41 UTC del 31 de octubre, desde el cosmódromo de Baikonur, a bordo de un cohete Soyuz-U.
También llamada Progress 49P, la cosmonave transporta 2,5 toneladas de suministros para la tripulación de la ISS, que incluyen agua, combustible, aire, oxígeno, ropa y recambios, así como comida, experimentos y utensilios personales para los astronautas.
El acoplamiento se realizó junto al módulo Zvezda, donde hasta hace poco se hallaba un vehículo ATV de la Agencia Espacial Europea, 5 horas y 52 minutos después del despegue. Eso permitirá que la Progress pueda encargarse de mantener la altitud de la estación.
Si los ingenieros creen que la maniobra de seis horas ha sido ya suficientemente demostrada y es segura, podrían recomendar su uso para vuelos tripulados, a partir de la Soyuz TMA-08M, cuyo lanzamiento está previsto para el próximo mes de marzo.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=E6NQu-8Gomc[/youtube]

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Planeta que gira en torno a dos estrellas en un sistema estelar de cuatro soles

ASTRONOMÍA

En primer plano, el planeta PH1. Más lejos, la pareja de soles en torno a la cual gira este llamativo mundo. La imagen es una recreación artística de Haven Giguere / Yale University

Hace unos días se anunció el descubrimiento de un insólito caso de planeta que está en órbita alrededor de dos estrellas en un sistema estelar de cuatro soles. El hallazgo pone en tela de juicio los límites atribuidos hasta ahora al escenario apto para la formación y evolución de planetas en órbita a una estrella.
Sólo se sabe de seis casos de un planeta en órbita alrededor de dos estrellas, y en ninguno de esos casos hay soles distantes en órbita al sistema. El caso ahora encontrado es el primero de su tipo.
El espectacular descubrimiento se ha hecho gracias a un proyecto, vía internet, de ciencia ciudadana (investigaciones científicas realizadas con la ayuda de voluntarios sin preparación técnica), dedicado a analizar los datos reunidos por la misión Kepler de la NASA. Este telescopio espacial ha estado buscando exoplanetas (planetas ubicados fuera de nuestro sistema solar) desde su lanzamiento al espacio en Marzo de 2009.
El proyecto, llamado Planet Hunters (Cazadores de Planetas), cuya web es www.planethunters.org, está abierto a la participación de cualquiera que lo desee. Usuarios de internet de todo el mundo pueden ayudar a los astrónomos profesionales en su búsqueda de planetas similares a la Tierra.
Entre los impulsores del proyecto figuran los astrónomos Kevin Schawinski, Debra Fischer y Meg Schwamb, de la Universidad de Yale, en New Haven, Connecticut, Estados Unidos.
Planet Hunters se creó hace apenas dos años, y ya cuenta con muchos miles de voluntarios, que hacen un trabajo encomiable. Debido a la gran cantidad de datos que ahora están disponibles gracias a la misión Kepler, los astrónomos se ven obligados a recurrir a los ordenadores para que éstos les ayuden a ordenar los datos y a identificar posibles planetas. Pero los ordenadores sólo son buenos para encontrar las cosas específicas que se les enseña a buscar, mientras que el cerebro humano tiene la capacidad de reconocer patrones inesperados, e inmediatamente detectar lo que es extraño o único, mucho mejor de lo que se les podría enseñar a hacer a las máquinas.
Después del trabajo de preidentificación hecho por los voluntarios, un equipo internacional de astrónomos profesionales dirigido desde la Universidad de Yale ha identificado y confirmado el hallazgo de este orbitalmente singular planeta, que ha recibido el nombre de PH1, y al que se define como un planeta circumbinario en un sistema de cuatro estrellas.
Esto lo demostraron claramente los dos voluntarios que supieron reconocer las pistas. Kian Jek de San Francisco y Robert Gagliano de Cottonwood, Arizona, se percataron de sutiles pero sospechosos descensos de luz causados por lo que parecía ser un planeta cuando pasaba por delante de sus estrellas desde la perspectiva visual del Kepler y tapaba un poquito la luz emitida por ellas.
Meg Schwamb, de la Universidad de Yale, dirigió el equipo de astrónomos profesionales, incluyendo a Jerome Orosz (ahora en la Universidad Estatal de San Diego en Estados Unidos), que confirmó el hallazgo y ha hecho un primer estudio sobre el planeta.
PH1 es un planeta gigante gaseoso con un radio de alrededor de 6,2 veces el de la Tierra, lo que lo hace un poco más grande que Neptuno.
Las dos estrellas a cuyo alrededor gira PH1 están muy cerca la una de la otra, efectuándose una vuelta completa cada 20 días. Sus masas son de 1,5 y 0,41 veces la del Sol.
PH1 orbita a la pareja desde más distancia, tardando 138 días en dar una vuelta completa. A una distancia todavía mayor (calculada en un millar de veces la existente entre la Tierra y el Sol), hay un segundo par de estrellas en órbita al singular sistema.

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Hacia la biorrefinería fotosintética basada en las diatomeas

BIOQUÍMICA

Diatomea. (Foto: Oregon State University)

Las diatomeas, diminutas formas de vida marina que han existido desde la época de los dinosaurios, podrían elaborar biocombustibles, semiconductores, productos biomédicos e incluso alimentos saludables, todo ello en una misma biorrefinería fotosintética.
Puede parecer exclusivo de la ciencia-ficción, pero ya existen muchos de los avances necesarios, y la Fundación Nacional estadounidense de Ciencia (NSF) ha concedido ya una subvención de cuatro años y 2 millones de dólares para desarrollar la tecnología.
En teoría, y posiblemente pronto en la práctica, estas sorprendentes algas microscópicas podrán usar algunos de los materiales más baratos y abundantes en la Tierra, como el silicio y los nitratos, en combinación con luz solar, casi cualquier tipo de agua, y dióxido de carbono, para producir un flujo constante de productos económicos. Dicho más simplemente, los ingredientes serían arena, un fertilizante, un poco de luz solar y agua salada.
A este concepto se le conoce como "biorrefinería fotosintética".
El equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón que trabaja en el proyecto ya ha mostrado cómo se pueden usar diatomeas para producir materiales semiconductores, fibras de quitina para aplicaciones biomédicas, o los lípidos necesarios para elaborar biocombustibles.
Greg Rorrer y sus colaboradores consideran factible lograr la producción de todos estos productos mediante la misma maquinaria básica para todos, pudiendo pasar fácilmente de elaborar un producto a elaborar otro.
La clave de todo esto es la propia diatomea, una fábrica nanotecnológica natural presente en el registro fósil desde hace más de 100 millones de años. Las diatomeas aparecieron en la misma época en que florecieron los dinosaurios.

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Nueva y revolucionaria clase de materiales para memorias de ordenador

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Evgeny Tsymbal, Yong Wang y J.D. Burton. (Foto: UNL)

Un equipo internacional de científicos ha descubierto una nueva clase de materiales que podrían resultar muy útiles para el desarrollo de nuevos tipos de memorias de ordenador.
El equipo de investigación, dirigido por Christos Panagopoulos de la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur, estudió estructuras formadas depositando diferentes materiales en capas de pocos átomos de grosor. El equipo descubrió que esta nueva clase de materiales ostenta una propiedad muy atractiva, la ferroelectricidad, que se puede usar para crear nuevas clases de dispositivos de almacenamiento de datos.
Los materiales ferroeléctricos presentan polarización eléctrica espontánea, que se caracteriza por la presencia de carga eléctrica positiva en un lado del material y carga negativa en el lado opuesto. La polarización se puede revertir aplicando un campo eléctrico (generado por una pila, por ejemplo). Estas dos posibles orientaciones de la polarización hacen que estos materiales sean atractivos para el desarrollo de memorias de ordenador, ya que cada orientación podría corresponder a un 0 ó un 1.
Este descubrimiento abre la posibilidad de poder establecer a voluntad propiedades a escala atómica, y crear materiales artificiales que presenten nuevas propiedades funcionales que no poseen los materiales que los componen.
Esto amplía considerablemente la gama de los materiales ferroeléctricos conocidos, y abre nuevos caminos para el diseño de nuevos sistemas ferroeléctricos.
Estos nuevos materiales fueron fabricados y caracterizados por investigadores de la Fundación para la Investigación y la Tecnología - Hellas, en Grecia, la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur, y la Universidad de Sungkyunkwan en Corea del Sur.
Mediante el uso de métodos avanzados de síntesis, los científicos pudieron fabricar estructuras mediante la estrategia de depositar, una a una, capas de grosor atómico de diferentes materiales, formando estructuras de pocos nanómetros de espesor. Aunque ninguno de los materiales que las componían eran ferroeléctricos, las estructuras compuestas mostraban una acentuada polarización ferroeléctrica.
Al principio, la naturaleza de este fenómeno no estaba clara, pero un equipo de científicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln en Estados Unidos, dirigidos por el físico Evgeny Tsymbal, encontró la explicación a este comportamiento. Ellos modelaron la estructura atómica y las propiedades electrónicas de estos materiales en el Centro Holland de Computación de la universidad antedicha, y los resultados indicaron que las interfases entre los materiales que componían las estructuras eran responsables de las nuevas propiedades observadas.

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Seguimiento preciso del desplazamiento de más de mil células al mismo tiempo

BIOLOGÍA

Esquema del método empleado. (Foto: Ozcan Research Group en UCLA)

Una nueva tecnología permite observar y seguir en sus desplazamientos a grandes cantidades de objetos que se mueven con rapidez bajo un microscopio, capturando así las trayectorias exactas de los movimientos en tres dimensiones.
Esta tecnología ha sido demostrada en un estudio en el cual los investigadores siguieron el rápido movimiento de 24.000 células, una cantidad sin precedentes, en campos de visión amplios y con grandes volúmenes de muestra, registrando durante un lapso de hasta 20 segundos la trayectoria de cada célula.
Con este nuevo sistema de captación de imágenes, el equipo del bioingeniero Aydogan Ozcan, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) puede seguir con gran precisión el movimiento de más de mil objetos pequeños al mismo tiempo. Esta capacidad permite hacer observaciones de grupos lo bastante numerosos de objetos (o seres vivos) diminutos como para extraer información estadística fiable.
Este último estudio es el fruto más reciente de varios años de trabajo de Ozcan y sus colegas dedicados al desarrollo de técnicas de microscopía holográfica que no necesiten lentes y que puedan ser aplicadas a la detección fácil y rápida de enfermedades transmitidas por la sangre y a otras áreas de la telemedicina.
Para el trabajo reciente, Ozcan, Ting-Wei Su, también de la UCLA, y Liang Xue, de la UCLA y de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing en China, siguieron durante varios segundos a algunos grupos de más de 1.500 espermatozoides humanos en un campo de visión relativamente amplio (más de 17 milímetros cuadrados) y con un volumen de muestra grande (hasta 17 milímetros cúbicos).
Este mismo método puede permitir a los científicos estudiar microorganismos unicelulares de movimiento rápido. Muchos de los protozoos peligrosos presentes en aguas de fuentes naturales no desinfectadas y en otras aguas no aptas para su consumo sólo han sido observados en muestras pequeñas y moviéndose a través de áreas prácticamente bidimensionales. La nueva técnica de microscopía holográfica sin lentes podría revelar nuevos datos sobre el comportamiento de los protozoos y permitir realizar pruebas en tiempo real de nuevos tratamientos farmacológicos para combatir a algunos de los más letales de esos microbios.

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Resuelven el enigma de que las hembras de ballena asesina vivan mucho más allá de su edad reproductiva

ZOOLOGÍA

Un ejemplar de Orcinus orca asomándose fuera del agua a través de un agujero en el hielo. (Foto: NOAA)

Las orcas, conocidas también popularmente como ballenas asesinas, viven en grupos sociales inusuales, en los que hijos e hijas permanecen junto a sus madres durante toda su vida. Las orcas hembra pierden su capacidad reproductiva después de los 30 ó 40 y tantos años de edad, pero pueden vivir más de 90 años. Cuando los hijos se aparean, la descendencia de estos es cuidada por hembras de otro grupo, mientras que cuando las hijas se aparean, su descendencia permanece en el grupo. Viviendo con sus hijos e hijas, y con parte de sus nietos y nietas, las matriarcas tienen la oportunidad de aumentar la transmisión de sus genes al ayudar a sus hijos e hijas adultos a sobrevivir y reproducirse.
Pero, ¿a qué miembros de la familia beneficia más la presencia de la madre?
Para responder a esa pregunta, un equipo internacional de científicos, dirigido por especialistas de las universidades de York y Exeter en el Reino Unido, analizó registros recopilados durante 36 años sobre los miembros de dos poblaciones de estos cetáceos, de la especie Orcinus orca, en el Pacífico norte, frente a las costas de Estados Unidos y Canadá.
El equipo de Emma Foster, de la Universidad de Exeter, ha descubierto que los principales beneficiados de la prolongada compañía de la madre son, curiosamente, los hijos (machos) adultos. Éste parece ser el principal motivo evolutivo de que las hembras de orca tengan la menopausia más larga entre las hembras de cualquier especie que no sea la humana.
Los resultados de la investigación indican que la presencia de una hembra que ya no se reproducía aumentaba significativamente la supervivencia de sus descendientes de mayor edad. En el caso de los machos treintañeros, la muerte de la madre hacía que las probabilidades de que ellos murieran en el plazo de un año aumentaran 14 veces. Las hembras también se mantienen en el grupo de su madre, pero para las hijas treintañeras, las probabilidades mencionadas aumentaban sólo en algo menos de tres veces. Para las hembras menores de 30 años, la muerte de su madre no tenía efecto alguno sobre su tasa de supervivencia.
En la investigación también han trabajado Dan Franks de los Departamentos de Biología y Ciencia de la Computación en la Universidad de York, y Sonia Mazzi del Departamento de Matemáticas de la misma universidad, así como científicos de la Universidad de Exeter, el Centro de Investigación de Ballenas (Estados Unidos) y la Estación Biológica del Pacífico (Canadá).

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CALIFA: el universo extragaláctico local al descubierto

ASTRONOMÍA

El diagrama color-magnitud de 151 galaxias observadas por CALIFA. Para cada galaxia se muestra una imagen en color verdadero generada usando las imágenes en las bandas B (azul), V (verde) y R (rojo). (Foto: IAC)

El sondeo CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area) ha anunciado su primera emisión pública de datos, que ofrece con un detalle sin precedentes una visión sobre cien galaxias del universo local. El objetivo final de este proyecto internacional, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en España, es caracterizar 600 galaxias del universo más cercano. El sondeo analizará propiedades de estas galaxias como la velocidad, la edad estelar, su composición química, etc.
Además de los datos del sondeo, se ponen a disposición del público dos publicaciones técnicas firmadas por miembros de la colaboración CALIFA en las que se describen los datos y se muestran algunas de sus aplicaciones científicas.
El investigador principal de CALIFA, Sebastián Sánchez, afirma: “Estoy muy contento de ver un sueño hecho realidad. Cuando pensamos en CALIFA por primera vez, hace cinco años, la perspectiva de hacer públicos unos datos tan maravillosos parecía muy lejana, ¡pero está ocurriendo justo ahora! Esperamos y confiamos en que la comunidad científica hará uso de esta oportunidad”.
Las galaxias son los productos finales de la evolución cósmica a lo largo de intervalos cosmológicos de tiempo, y su historia secreta se halla oculta en las propiedades de sus distintos componentes. CALIFA es un proyecto que se encuentra en plena ejecución en el Observatorio de Calar Alto, centrado en caracterizar las galaxias del universo local para tratar de descubrir estos ‘tesoros arqueológicos’.
CALIFA aplica para este fin la técnica llamada espectroscopia de campo integral (IFS, por sus siglas en inglés) a 600 galaxias del universo local. Los estudios observacionales tradicionales en astronomía extragaláctica recurrían a una de las dos técnicas clásicas bien la toma de imágenes, lo que brinda información detallada acerca de la estructura espacial de las galaxias, o bien la espectroscopia, que ofrece información sobre varias propiedades de las galaxias, pero poca -o ninguna- sobre la distribución espacial de estos rasgos. La reciente tecnología IFS permite tomar multitud de espectros de manera simultánea sobre muchos puntos de cada galaxia, gracias a una eficaz combinación de fibras ópticas y técnicas clásicas. CALIFA es el primer estudio IFS diseñado de manera explícita como un proyecto de tipo 'legado', que permite el uso inmediato por parte de la comunidad científica de los datos obtenidos. Cuando culmine, será el mayor estudio de esta clase que jamás se haya completado.
El espectrógrafo de campo integral empleado para el sondeo CALIFA en el Observatorio de Calar Alto, PMAS (en una configuración especial denominada PPAK), usa más de 350 fibras ópticas para cubrir un campo de visión de un minuto de arco (equivalente al tamaño aparente de una moneda de un euro situada a una distancia aproximada de 80 metros). De este modo se puede cartografiar por completo y en detalle todo un objeto extenso, como una galaxia.
Los datos publicados ahora permiten generar mapas con distintas propiedades de las galaxias, como la velocidad, las edades estelares o la composición química, por mencionar sólo unas pocas. Esta información permitirá ahondar en varias cuestiones cruciales relacionadas con la estructura y la historia de las galaxias que conforman el cosmos. Se espera obtener resultados, por ejemplo, acerca de qué procesos impulsaron la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo, cómo se producen dentro de las galaxias (o en distintas regiones dentro de cada galaxia individual) los elementos químicos necesarios para la vida, cuáles son los fenómenos involucrados en las colisiones entre galaxias, etc. Esta información permite desvelar la historia no sólo de una galaxia entera, sino también de sus partes constituyentes.
“La cantidad de ciencia que se puede hacer es simplemente increíble”, señala Jakob Walcher, responsable científico del proyecto CALIFA. “Podemos estudiar los procesos locales que impulsan la evolución de las galaxias y que tienen lugar en distintos sitios dentro de las galaxias, como la formación estelar, los efectos dinámicos, etc. Pero también podemos caracterizar globalmente las propiedades de las galaxias del universo local de un modo imposible hasta ahora. Por ejemplo, cartografiamos la distribución bidimensional de la masa estelar y de los elementos químicos que conforman las galaxias. Por último, el gran tamaño de nuestra muestra permitirá establecer comparaciones entre distintos tipos de galaxias”, detalla Walcher.
El Observatorio de Calar Alto es operado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC, Granada, España) y el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA-MPG, Heidelberg Alemania). El observatorio garantiza 250 noches de observación (distribuidas en tres años) para el sondeo CALIFA con el telescopio reflector Zeiss de 3.5 m y, además, brinda apoyo para los procesos de toma, reducción y almacenamiento de los datos.
Para cubrir este esfuerzo enorme se requiere la participación de un gran consorcio de profesionales de la astronomía, cuya composición refleja la herencia hispano-alemana del observatorio. Pero también se incluyen participantes de todo el mundo hasta sumar un total de ochenta personas de trece países distribuidas en 25 centros de investigación con sedes en lugares tan alejados como Australia, Canadá o Estados Unidos.
Con diez investigadores involucrados en el proyecto CALIFA, bajo la coordinación de Jesús Falcón Barroso, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) es uno de los grupos más activos de la colaboración. El IAC lidera el estudio del movimiento de las estrellas y del gas ionizado. Dichos estudios permitirán caracterizar el momento angular estelar, las peculiaridades en la rotación del gas ionizado o el patrón de velocidades de barras en galaxias espirales. El conjunto de estos resultados en la amplia muestra del proyecto CALIFA permitirá establecer de forma inequívoca los procesos dominantes en la evolución y el destino de las galaxias. (Fuente: IAC)

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El cerebro humano supera en tamaño al de chimpancé incluso dentro del útero

BIOLOGÍA

Escaneos por ultrasonidos de un feto de chimpancé. (Foto: Current Biology, Sakai et al.: “Fetal brain development in chimpanzees versus humans”)

Los resultados de un nuevo estudio, que es el primero en comparar el crecimiento del cerebro en fetos humanos y de chimpancé, indican que el cerebro humano supera en tamaño al de chimpancé incluso dentro del útero.
Nadie había documentado científicamente con precisión y certeza cuán temprano en la vida aparecen estas diferencias entre el cerebro humano y el de chimpancé, tal como acota Satoshi Hirata de la Universidad de Kioto en Japón.
Hirata y sus colegas Tomoko Sakai y Hideko Takeshita han encontrado que el cerebro humano y el de chimpancé comienzan a mostrar diferencias notables desde muy temprano en la vida. En ambas especies de primates, el cerebro crece aceleradamente en el útero durante las primeras semanas. Después de 22 semanas de gestación, el crecimiento del cerebro en los chimpancés comienza a perder fuelle, mientras que en los humanos continúa a un ritmo muy intenso durante otros dos meses o más. La duración de la gestación humana es sólo un poco más larga que la de los chimpancés, 38 semanas contra 33 ó 34 semanas.
Los hallazgos fueron realizados usando imágenes en 3D confeccionadas a partir de escaneos ultrasónicos a dos chimpancés embarazadas, entre las semanas 14 y 34 de gestación, y comparando esas imágenes de fetos con las de fetos humanos. Aunque ya se sospechaba que desde muy temprano en la vida existían diferencias entre ambos cerebros, hasta ahora nadie había medido el volumen del cerebro de chimpancé a medida que éste crece en el útero.
Los resultados de este estudio son parte de un trabajo más grande que realiza el equipo de investigación para explorar diferencias entre los cerebros de los primates.

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