FÍSICOS ENCUENTRAN ALGO EXTRAÑO ( Y FASCINANTE ) MIENTRAS BUSCABAN MATERIA OSCURA

Instalaciones del experimento XENON1T localizadas bajo el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, Italia. (Crédito imagen: Roberto Corrieri y Patrick De Perio).

En plenos Apeninos italianos, concretamente en la sierra de los montes Abruzos, existe un macizo llamado Gran Sasso que no solo alberga un parque nacional de belleza singular, sino que también acoge la sede del Laboratorio Nacional del Gran Sasso (LNGS), lugar de notable importancia científica estos días.

Dependiente del Instituto Nacional de Física Nuclear italiano (INFN), el laboratorio Gran Sasso es en realidad el centro de estudios avanzados de este instututo y si digo que estos últimos días goza de popularidad mediática es por cierto experimento llevado a cabo bajo sus instalaciones (a dos kilómetros de profundidad para ser exactos) que en su día requirió de la fabricación de un detector, cuyo elemento central consistía en un tanque de 3.500 litros de xenón ultra puro líquido.

En efecto, el detector XENON1T, que es extremadamente sensible, fue diseñado principalmente con un motivo: encontrar la esquiva “materia oscura”. Para ello, durante dos años (de 2016 a 2018) el detector fue recopilando datos sobre las colisiones que se daban contra los átomos de xenón. Cuando una de las esquivas partículas que se pretendían “cazar” interactuaba con el núcleo o los electrones de un átomo de xenón, se liberaban diminutos destellos de luz que los sensores de la pared del experimento lograban detectar.

Las partículas que se pretendían detectar de este modo eran “especiales”, en el sentido de que interactuaban con la materia muy rara vez. Pensad por ejemplo en los neutrinos, esos mensajeros cósmicos que atraviesan nuestros cuerpos (y la Tierra) sin que los percibamos.

En cuanto a la misteriosa materia oscura, se la considera uno de los grandes enigmas de la ciencia. Nadie la ha visto jamás ya que se cree que por su naturaleza, ni emite, ni interactúa con, ningún tipo de radiación electromagnética. Si se teoriza sobre su existencia es porque esta explica los efectos que los astrofísicos observan en las velocidades orbitales de las galaxias.

Se cree que la liberación de energía que siguió al Big Bang, dio lugar tanto a la materia ordinaria (o bariónica) de la que se componen las estrellas y galaxias que contemplamos con nuestros telescopios, como a otro tipo de materia invisible que actúa como un “pegamento” manteniendo unidas a las galaxias. Curiosamente, la materia ordinaria solo comprende el 4% de la densidad total del universo, mientras que la materia oscura podría ser entre seis y siete veces más numerosa.

Vayamos al grano, cuando los científicos que controlaban el experimento XENON1T comenzaron a analizar los datos obtenidos tras dos años de observaciones, se dieron cuenta de que habían detectado más interacciones de las que el Sistema Estándar de física de partículas predecía. En concreto, esperaban haber detectado 232 interacciones de baja energía con los electrones del xenón, pero el resultado obtenido fue de 285. 

¿De dónde venían esos 53 eventos inesperados? Tras analizar todos los datos, los investigadores del equipo internacional responsable del experimento llegaron a tres posibles explicaciones:

1) Tal vez acabaran de detectar por primera vez una partícula teórica, emitida por el sol, a la que dan en llamar axión.

2) Quizás una de las propiedades de los neutrinos, llamada momento magnético, tenía un valor más alto del previamente predicho.

3) Podría ser simplemente que en el detector se coló un elemento radioactivo muy común: el tritio (el isótopo radioactivo del hidrógeno).

Comenzando por la última, decir que la descomposición espontánea de unos pocos átomos de tritio diseminados entre dos toneladas de xenón ultra puro, podrían producir señales como las observadas. En cuanto a la segunda explicación, de ser cierta nos veríamos obligados a revisar el Modelo Estándar, abriendo la puerta a una nueva física más allá del modelo establecido. Por ello, la opción que más visos tiene de ser cierta (si bien con un grado de incertidumbre muy elevado) y la preferida por los investigadores por ser también la más excitante, es la primera. 

Teóricamente, los axiones son partículas de baja masa que podrían explicar un misterio de la física llamado problema CP fuerte, que se pregunta por qué las partículas subatómicas llamadas quarks, siguen las mismas leyes de la física al ser remplazadas por su imagen especular con carga opuesta, cuando no hay razón para que tal cosa ocurra. De existir los axiones, esto implicaría que el sol debería producirlos en su núcleo, y que probablemente podríamos detectarlos desde la Tierra. Además, se han propuesto a los axiones como posibles culpables (al menos parcialmente) de la existencia de la materia oscura.

¿36 POSIBLES CIVILIZACIONES EXTRATERRESTRES EN NUESTRA GALAXIA ?

Extraterrestre fantasmal. (Imagen creative commons vista en pxfuel).

En el estudio probabilístico del número de civilizaciones extraterrestres en nuestra galaxia, realmente hay tres números que importan: 0, 1 o infinito. El cero en este caso queda descartado, por el mero hecho de nuestra propia existencia (la única civilización de la que tenemos constancia) y este dato juega por el momento a favor del uno. Para comenzar a pensar en el infinito, o en un número que tienda a ello (como se dice cuando se manejan límites de funciones matemáticas) antes es preciso superar la unidad.

Dado que hasta el momento la ciencia se empeña, empírica y tercamente, en mostrarnos un único ejemplo de mundo en el que ha surgido la vida (el nuestro) cualquier resultado que obtengamos manipulando a nuestro antojo los valores de la famosa ecuación de Drake, pertenecerán más al reino de la filosofía que al de la verdadera ciencia. Lo cual no significa que no sea divertido hacer ejercicios basados en lo que los anglosajones llaman “wishful thinking” y que podríamos traducir como pensamiento desiderativo (o si lo preferís “ilusorio”).

Hace ahora un mes, los medios hacían referencia a una estimación sobre la probabilidad de vida extraterrestre en nuestra galaxia. Esta técnica estadística se basa en las evidencias u observaciones, para inferir la probabilidad de que cierta hipótesis pueda ser cierta. El nombre se lo debemos al matemático Thomas Bayes, y la técnica se aplica hoy en día en el reconocimiento de patrones por ordenador (entre otras cosas).

Bien, en aquel estudio, llevado a cabo por el profesor de astronomía David Kipping (Universidad de la Universidad de Columbia), se llegó a una conclusión concreta: la vida puede surgir con cierta facilidad, si se dan condiciones similares a las vistas en la Tierra. (Hablamos de un planeta rocoso con un radio similar al de la Tierra, situado en la zona de habitabilidad de una estrella similar a nuestro sol, que se mantenga estable durante miles de millones de años). Sin embargo, el mismo estudio estableció que la aparición de vida compleja e inteligente podría ser poco probable. De hecho, según el trabajo de Kipping, si pudiéramos hacer retroceder el reloj hacia los años de formación de nuestro planeta, y observásemos de nuevo su evolución, podría darse el caso de que cualquier mínimo cambio alterase el resultado final, modificando alguna o todas las ramas del árbol de la vida y tal vez eliminando a nuestra especie en el proceso.

El trabajo de Kipping, serio y concienciado, merece respeto, pero sigue basándose en las probabilidades inferidas a partir del único ejemplo conocido de vida: el nuestro. Estos días atrás, probablemente hayáis oído hablar de un nuevo enfoque sobre el problema del cálculo de vida en nuestra galaxia, que ha dado como resultado un titular llamativo: el número de civilizaciones extraterrestres en la Vía Láctea podría ser 36.

El estudio, realizado por dos astrofísicos llamados Tom Westby y Christopher Conselice (de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido) llega a esa conclusión tras aplicar el conocimiento obtenido tras los avances efectuados en astronomía durante las últimas décadas, particularmente en exoplanetas.

Esos datos básicamente son los siguientes:

1) Se estima que existen entre 200.000 y 400.000 millones de estrellas en la Vía Láctea.

2) Aproximadamente el 20% de ellas son similares a nuestro sol (es decir de tipo espectral F, G o K).

3) Un cuarto de esas estrellas cuenta con un planeta rocoso (con un radio comprendido entre el 75% y el 150% del terrestre) que las órbita en un período equivalente al de un año.

4) Se asume también que todos esos mundos cuentan con los ingredientes idóneos para que surja la vida. 

Como veis ninguno de esos datos dan mucha información sobre la frecuencia con la que vida emerge, o sobre los períodos de tiempo en la que esta puede sustentarse, que deben resultar suficientemente extensos como para dar lugar a formas complejas y multicelulares, basadas en tejidos altamente diferenciados. (Este último punto no sucedió en la Tierra hasta la Explosión Cámbrica, es decir hace unos 540 millones de años). Y por supuesto esos datos tampoco dan información sobre las probabilidades de que surja una especie inteligente, capaz de forjar una civilización tecnológica avanzada como la que vemos a nuestro alrededor.

¿ PORQUE EL COVID-19 NO VA A DESAPARECER COMO LO HIZO EL SARS ?

Representación gráfica del virus SARS-CoV-2 (Imagen creative commons vista en Wikipedia).

Pese a que algunos médicos, como la oncóloga británica Karol Sikora, creen que la pandemia actual se “extinguirá por sí sola”, algunos virólogos no lo tienen tan claro. La doctora Sikora (profesora en la facultad de medicina de la Universidad de Buckingham) cree que al igual que existen infecciones leves que pasan desapercibidas, y que dan como resultado un robustecimiento de la inmunidad poblacional, algo similar ocurrirá con el SARS-CoV-2. Si estuviera en lo cierto, la población mundial alcanzaría rápidamente la ansiada “inmunidad de rebaño”, dejando al coronavirus sin ningún otro lugar al que acudir, salvo a su extinción.

Lamentablemente la idea de dejar al virus actuar sin control para alcanzar rápidamente la inmunidad de grupo (como se hizo en Suecia, o inicialmente en Reino Unido) es cuando menos poco recomendable. De hecho, los estudios serológicos realizados en los países de nuestro entorno han mostrado que los infectados representan una porción muy pequeña de la población total. Apenas un 5% en España, un 4,4% en Francia, un 6,8% en Reino Unido y un 7,3% en Estocolmo, la capital sueca. 

Resumiendo: estamos muy lejos de alcanzar la inmunidad de rebaño, independientemente de las medidas anti-pandemia que cada país haya aplicado. Por desgracia esto significa que el índice de mortalidad del virus es relativamente alto (algo más del 1% de los infectados fallece) lo cual plantea dudas sobre la idoneidad de dejar que el virus se consuma solo. En lugar de eso, lo más sensato sería imaginar un futuro en el que podamos convivir con el SARS-CoV-2.

Pero hablemos del “primo” del actual coronavirus, el causante del brote de SARS que irrumpió en 2002 y que dio lugar a una epidemia que duró un año y medio aproximadamente. Aquel virus, llamado SARS-CoV-1, llegó efectivamente a desaparecer sin necesidad de conseguir una vacuna, después de haber infectado a unas 8.000 personas y haber matado al 10% de ellas.

El virus responsable de aquella enfermedad neumónica, que se contagiaba por transmisión respiratoria, se llegó a controlar mediante medidas sanitarias públicas muy similares a las que se han tomado ahora: realización de test a las personas con síntomas (fiebre y dificultad respiratoria), aislamiento y cuarentena en los casos sospechosos, restricciones a los desplazamientos. Todo funcionó y se logró acabar con el SARS, una enfermedad que mostraba una diferencia fundamental con la actual COVID-19: normalmente solo las personas con síntomas podían transmitirla.

Así, centrando la respuesta en las personas que mostraban fiebre, dificultades respiratorias, y daban positivo, no fue demasiado complicado finiquitar al SARS. En el caso de la COVID-19 tenemos una diferencia positiva y otra negativa, por un lado contamos con la dificultad añadida de que las personas asintomáticas, pueden contagiar el virus. Este es el secreto del éxito del virus, que ha contagiado a millones de personas en todo el mundo. Como aspecto positivo, la mortalidad del coronavirus causante de la neumonía de Wuhan es mucho más baja que la vista hace 20 años con el SARS.

Sabemos además que los murciélagos actúan como un reservorio de virus debido a la densidad de sus colonias, que les obliga a vivir hacinados, intercambiando virones constantemente. Por tanto no es descabellado pensar que en un futuro no demasiado lejano, otro virus del tipo SARS de el salto a los humanos.

Pero no nos anticipemos, el problema ahora es controlar la COVID-19 mientras llega la ansiada vacuna, lo cual está resultando todo un reto debido precisamente a la facilidad con que se transmite. Además, aún no sabemos si los contagiados que se recuperan pueden seguir transmitiendo la enfermedad, o incluso si pueden volver a enfermar de nuevo por COVID. Todos estos factores probablemente implican que el SARS-CoV-2 se va a asentar en la población humana, pasando a ser endémico justo como sus “parientes” los coronavirus causantes del resfriado común.

Durante el último siglo hemos tenido al menos cinco pandemias de gripe, y de hecho la última (antes del COVID-19) responsable del H1N1 de 2009, sigue contando con descendientes en circulación, más de una década después.

Dado que desconocemos cuánto dura la inmunidad natural contra el coronavirus de Wuhan, ni de si esta es capaz de bloquear por completo la enfermedad o simplemente acabar con los síntomas, no parece nada claro que el SARS-CoV-2 vaya a extinguirse por sí solo. Por tanto solo nos queda una opción, reducir la incidencia de la COVID-19 tanto como sea posible mientras esperamos a que llegue una vacuna segura y efectiva, con la que podamos proteger al grueso de la población.

LA CARRERA ESPACIAL DE CIENCIA FICCIÓN QUE SPACE X PREPARA PARA EL FUTURO

El colosal sistema Starship en pruebas en las instalaciones de SpaceX en Texas | imagen SpaceX

Lanzaron un coche al espacio, han recuperado docenas de etapas que aterrizan suavemente en una barcaza flotando en el mar, han construido una nave futurista y han llevado dos astronautas a la estación espacial internacional en la primera misión tripulada de una compañía privada. Durante las últimas décadas la exploración del espacio había entrado en un lento proceso de olvido, las grandes hazañas de las décadas prodigiosas de los ’60 y ’70 quedaban ya muy lejos y las principales agencias espaciales, con mucho menos protagonismo y presupuestos, se limitaban a operaciones en la órbita baja. Muchos nos preguntábamos si el final de los sueños espaciales del ser humano acabaría consistiendo en desarrollar misiones de poco riesgo en la comodidad de las bajas altitudes, útiles pero con poca trascendencia… pero entonces un nuevo elemento se sumó a la ecuación. A las viejas conocidas, como Boeing o Lockheed Martin, se unieron otras nuevas como Blue Origin, Virgin Galactic y, por supuesto, SpaceX.

Apenas han pasado dos días desde su histórica misión Crew Dragon DM2, con la que llevaron con éxito a dos astronautas a la Estación Espacial Internacional y, mientras escribo estas líneas, la compañía de Elon Musk vuelve de nuevo a lanzar su exitoso Falcon 9 para colocar en el espacio una nueva tanda de 60 satélites de la constelación Starlink. Este colosal proyecto pretende colocar miles de pequeños satélites para ofrecer un servicio de internet de banda ancha, baja latencia y cobertura mundial a bajo costo. No ha tenido la repercusión obtenida por la misión tripulada pero también ha supuesto un gran récord para SpaceX que ha conseguido recuperar y reutilizar la primera etapa del Falcon por quinta vez. 

El futuro del espacio pasa por diseños cada vez más baratos y fiables, reutilización de muchos elementos y etapas que también ayudarán a ahorrar costes y por la imparable irrupción de las compañías privadas. Por eso, ante los sonoros avances de los últimos meses, cabe preguntarse: ¿Qué más tiene preparado SpaceX para los próximos años?

El pasado 06 de mayo, mientras los ojos del mundo se encontraban distraídos con los preparativos finales para el despegue de la Crew Dragon, en las instalaciones de Spacex en Boca Chica, Texas, ocurría un hecho fundamental para el futuro de la compañía. Exactamente a las 01:57 CEST, y durante unos breves tres segundos, la compañía realizó con éxito el primer encendido estático de un prototipo de Starship. Tras incontables contratiempos, retrasos e incluso explosiones en las pruebas, el mayor proyecto de SpaceX pasaba su primera gran prueba. Treinta horas más tarde, lo volvieron a conseguir… la gigantesca Starship rugía en las instalaciones como preludio a la vuelta de la carrera espacial a las grandes ligas.

El proyecto Starship, compuesto por la nave espacial más el Super Heavy rocket, “representan un sistema, completo y totalmente reutilizable, diseñado para transportar tanto tripulación como carga a la órbita terrestre, la Luna, Marte y más allá. Starship será el vehículo de lanzamiento más poderoso del mundo jamás desarrollado, con la capacidad de transportar más de 100 toneladas métricas a la órbita terrestre”. Esta es la definición que la propia compañía ofrece en su web de lo que, a buen seguro, será el futuro de la exploración espacial en los próximos años.

Los planes de Musk pasan por establecer y asegurar los lanzamientos a la órbita baja con este nuevo sistema: más astronautas y más lanzamientos en los próximos meses con el tándem compuesto por Dragon y Falcon, y mientras tanto terminar el desarrollo y pruebas de la gigantesca Starship… a partir de ahí saltar a la Luna, Marte y el resto de vecinos en el Sistema Solar. Más de ciento veinte metros de altura, treinta y siete motores Raptor y una capacidad de carga que puede llegar a superar las doscientas toneladas, en sus versiones más avanzadas, son algunos de los elementos que convierten a esta poderosa máquina en nuestra mayor baza para regresar al espacio.

DESCUBREN POR CASUALIDAD EL AGUJERO NEGRO MÁS CERCANO A LA TIERRA

Panorámica de campo amplio con la constelación Telescopium y el sistema HR6819 | imagen European Southern Observatory (ESO)

Tras el aburrido nombre de HR 6819 nos encontramos con un sistema estelar en el que cualquier observador desde el Hemisferio Sur puede distinguir dos de sus grandes estrellas a simple vista. Pero más allá de nuestros ojos, oculto entre esos dos brillantes luceros, los astrofísicos que trabajan en el Observatorio de la Silla en Chile, han localizado un tercer elemento de ese sistema, desconocido hasta ahora. Un objeto que no se puede ver por una sencilla, aunque siempre fascinante, razón: se trata de un agujero negro, el más cercano que hemos sido capaces de registrar hasta el momento. El descubrimiento ha resultado ser una sorpresa para todos, incluyendo al propio equipo responsable de la detección que ni siquiera trabajaba para encontrar agujeros negros.

El sistema HR 6819, situado a unos mil años luz, dentro de la inmensa Constelación Telescopium, ha intrigado desde hace años a todos los astrónomos que lo han estudiado. Es lo que estaban haciendo precisamente el equipo liderado por Thomas Rivinius del European Southern Observatory (ESO), pensando que el sistema era un binario simple, compuesto por dos estrellas visibles que orbitaban entre sí. Mediante el telescopio MPG / ESO de 2,2 metros situado en Chile, los astrofísicos se encontraron con algo mucho más extraño: una de esas estrellas orbitaba un objeto desconocido cada 40 días, formando un conjunto interior mientras que la segunda estrella giraba alrededor de ese conjunto. Resulta que HR 6819 no es un sistema binario sino que está compuesto por esas dos estrellas visibles y un tercero en discordia, tan discreto que ha pasado desapercibido durante décadas a nuestros instrumentos.

El estudio de las órbitas y datos recogidos muestran que ese objeto invisible posee aproximadamente cuatro veces la masa de nuestro Sol, un agujero negro pequeño en comparación con otros monstruos supermasivos que se han detectado. El hallazgo se ha publicado en la revista Astronomy & Astrophysics hace tan solo unos días, y el Observatorio ha acompañado el estudio con un espectacular vídeo haciendo zoom a la región donde se encuentra el sistema HR 6819:

Este inesperado descubrimiento tiene algunas consecuencias interesantes. La primera y más evidente es que, de confirmarse que el objeto oscuro de HR 6819 es realmente un agujero negro como parecen indicar hasta ahora los datos, se trataría del más cercano a nosotros superando en ese ranking a A0620-00 (V616 Monocerotis) que se encuentra aproximadamente a unos 2800 años luz. El siguiente en ese pódium es el célebre Cygnus X-1, cuya existencia se conoce desde mediados de la década de los ’60, pero que se encuentra a unos 8.000 años luz. El nuevo agujero negro se colocaría como el más cercano descubierto hasta ahora a tan solo 1.000 años luz de nosotros.

Otra de las consecuencias de la detección es, en palabras del investigador responsable, “que abre la puerta al descubrimiento de otros agujeros similares, más pequeños y con menos interacción con las estrellas que lo rodean”. Tal y como explican en el Smithsonian Magazine, “el nuevo agujero negro no está acumulando masa de su estrella compañera”. En la Vía Láctea se conocen muy pocos ejemplos de este tipo de agujero negro "que no interactúa", pero este descubrimiento podría llevar a los astrónomos a revelar una población cósmica oculta. Los datos indican que solo en nuestra galaxia debería de haber entre cien millones y mil millones de agujeros negro de masa estelar (es decir, agujeros negros que se formaron cuando las estrellas colapsaron bajo la influencia de su propia gravedad). Pero hasta ahora tan solo hemos sido capaces de detectar unos veinte agujeros negros en la Vía Láctea, de los cuales apenas un puñado está confirmado. "Esta es una de las mayores discrepancias en astronomía. Si el tipo de sistema que hemos encontrado puede llenar el vacío, no lo sabemos, aún es demasiado pronto para decirlo, pero es un importante paso adelante".