Investigaciones y Descubrimientos

Hola amig@s,les presento mi nuevo post de Investigaciones y DescubrimientosLa Luna tiene un núcleo como el de la TierraTécnicas sismológicas de última generación aplicadas a datos de la era Apolo, sugieren que nuestra Luna tiene un núcleo similar al del la Tierra.Descubrir tales detalles sobre el núcleo lunar es clave para el desarrollo de precisos modelos sobre la formación de la Luna. Los datos arrojan luz sobre la evolución de una dinamo lunar – un proceso mediante el cual la Luna puede haber generado y mantenido su propio campo magnético.Los hallazgos del equipo sugieren que la Luna posee un sólido núcleo interno rico en hierro con un radio de aproximadamente 245 km, y un núcleo fluido exterior principalmente de hierro líquido con un radio de aproximadamente 310 km. Donde difiere de la Tierra es en una capa separadora parcialmente fundida alrededor del núcleo, que se estima que tiene aproximadamente un radio de 500 km. La investigación indica que el núcleo contiene un pequeño porcentaje de elementos ligeros tales como azufre, recordando la nueva investigación sismológica que sugiere la presencia de elementos ligeros – tales como azufre y oxígeno – en una capa alrededor de su núcleo.Los investigadores usaron datos recopilados durante la época de las misiones Apolo. El Experimento Apolo Sísmico Pasivo, constaba de cuatro sismómetros desplegados entre 1969 y 1972, los cuales registraron una continua actividad sísmica lunar hasta finales de 1977.“Aplicamos metodologías probadas en la sismología terrestre a este conjunto de datos para presentar la primera detección directa del núcleo de la Luna”, comenta Renee Weber, investigadora principal y científico espacial en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama.Además de Weber, el equipo constaba de científicos de Marshall; la Universidad Estatal de Arizona University; la Universidad de California en Santa Cruz; y el Instituto de Física del Mundo en París, Francia. Sus hallazgos se publican en la edición on-line de la revista Science.El equipo también analizó los sismógrafos lunares de Apolo usando procesado de arrays, técnicas que identifican y distinguen fuentes de señal de terremotos en la Luna y otras actividades sísmicas. Los investigadores identificaron cómo y por dónde pasaban las ondas o eran reflejadas por los elementos del interior de la Luna, lo que significaba la composición y estado de los interfaces de capas a distintas profundidades.Aunque sofisticadas misiones de imágenes por satélite de la Luna, han hecho contribuciones significativas al estudio de su historia y topografía, las profundidades del único satélite natural de la Tierra seguían siendo tema de especulación y conjetura desde la era de Apolo. Los investigadores habían deducido la existencia de un núcleo, basándose en estimaciones indirectas de las propiedades del interior de la Luna, pero muchos no estaban de acuerdo sobre su radio, estado y composición.Una principal limitación a estudios sísmicos lunares anteriores era el “ruido” provocado por el solapamiento de señales que rebotaban repetidamente en estructuras en la fraccionada corteza de la Luna. Para mitigar este problema, Weber y su equipo emplearon una aproximación llamada apilamiento de sismogramas, o el particionado digital de señales. El apilamiento mejoró la proporción señal-ruido y permitió a los investigadores seguir más claramente el camino y comportamiento de una única señal cuando pasaba por el interior de la Luna.“Esperamos seguir trabajando con los datos sísmicos de Apolo para refinar aún más nuestras estimaciones sobre las propiedades del núcleo, y caracterizar las señales de la Luna tan claramente como sea posible para ayudar en la interpretación de los datos retornados por futuras misiones”, comenta Weber.Futuras misiones de la NASA ayudarán a recopilar datos más detallados. El Gravity Recovery and Interior Laboratory, o GRAIL, es una misión del tipo descubrimiento de la NASA, prevista para lanzarse este año. La misión consiste en dos naves gemelas que entrarán en órbitas tándem alrededor de la Luna durante varios meses para medir el campo gravitatorio con un detalle sin precedente. La misión también responderá a viejas preguntas sobre la Luna y proporcionará a los científicos una mejor comprensión del satélite, desde la corteza al núcleo, revelando estructuras sub-superficiales e, indirectamente, su historia térmica.La NASA y otras agencias espaciales han estado estudiando ideas para establecer una Red Lunar Internacional – un conjunto robótico de estaciones de monitorización geofísica en la Luna – como parte de los esfuerzos por coordinar misiones internacionales durante la próxima década.Las microalgas, un arma diminuta para luchar contra el cambio climáticoLas microalgas marinas se han convertido, por su capacidad para retirar CO2 de la atmósfera, en un arma para luchar contra el cambio climático, una aplicación que se investiga en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (ICMAN-CSIC).Este centro, ubicado en el campus de Puerto Real (Cádiz) acoge la mayor colección de España de microalgas, con más de 300 cepas, tanto autóctonas como foráneas, según ha explicado su directora, María del Carmen Sarasquete. En el instituto andaluz también se investigan otras aplicaciones, como la acuicultura o la farmacia.Las microalgas son fundamentales en el estudio del cambio climático, ya que son un elemento amortiguador de la acumulación del CO2 atmosférico.Se trata de microorganismos aislados del fitoplancton (primer eslabón de la cadena trófica), que generalmente se conservan en cultivo, y se utilizan para estudios en laboratorio o aplicaciones biotecnológicas de utilidad para el hombre.Múltiples aplicacionesComo cualquier organismo fotosintético, las microalgas retiran CO2 de la atmósfera produciendo oxígeno, lo que tiene grandes aplicaciones en la investigación para la protección del medioambiente y la búsqueda de nuevas formas de energía como el biodiesel.También tiene aplicaciones en medicina, cosmética y alimentación, entre otros muchos ámbitos, ha añadido por su parte, la investigadora Ana García, quien realiza en el ICMAN una tesis doctoral sobre la aplicación de las microalgas para el cambio climático.Su investigación se basa en un fotobiorreactor para crear la mayor biomasa posible a partir de microalgas de varias cepas en distintas condiciones de luz para que incorporen la cantidad máxima de CO2.Alrededor de una semana es el tiempo aproximado para que las microalgas cultivadas en el laboratorio se conviertan en sustento para los organismos ubicados en el peldaño siguiente de la cadena trófica, el zooplancton.Fitoplancton de laboratorioEl cultivo en laboratorio del fitoplancton como sustento del zooplancton abre importantes vías también en la investigación para la búsqueda de soluciones al problema de la sobrepesca en el mundo.Con ese objetivo, el ICMAN, un centro pionero a nivel mundial en reproducción artificial y cultivo de peces", desarrolla en sus instalaciones experimentos para simular las condiciones del océano, según ha explicado Sarasquete.Estas técnicas garantizan una seguridad absoluta en el consumo de estos animales, dado que son obligatorios los controles exhaustivos por ley, ha precisado la directora del centro, que estima que hoy en día entre el 60 y el 70 por ciento del pescado que se consume procede de acuicultura.Cúmulos de galaxias validan la Teoría de EinsteinPoner a prueba la gravedad es simple: salta desde la ventana del segundo piso y mira qué pasa. Es mucho más difícil poner a prueba la teoría de la gravedad de Albert Einstein – la Teoría de la Relatividad General – que dice que la masa de un objeto curva el espacio y el tiempo a su alrededor. Aunque los investigadores han demostrado la relatividad general en la escala del sistema solar, la validación a escalas cósmicas ha sido más difícil. Eso es exactamente lo que ha hecho ahora un grupo de astrofísicos en Dinamarca.Los investigadores, encabezados por Radek Wojtak del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, se propusieron poner a prueba una predicción clásica de la relatividad general: que la luz pierde energía conforme escapa de un campo gravitatorio. Cuanto más fuerte sea el campo, mayor será la pérdida de energía sufrida por la luz. Como resultado, los fotones emitidos desde el centro de un cúmulo de galaxias – un objeto masivo que contiene miles de galaxias – debería perder más energía que los fotones que llegan desde el borde del cúmulo, ya que la gravedad es más fuerte en el centro. Y así, la luz que emerge del centro debe tener una longitud de onda más larga que la luz procedente de los bordes, moviéndose hacia el extremo rojo del espectro de luz. El efecto se conoce como desplazamiento gravitatorio al rojo.Abell 2744, el Cúmulo de PandoraWojtak y sus colegas sabían que la medición del desplazamiento gravitatorio al rojo dentro de un único cúmulo de galaxias sería difícil, debido a que el efecto es muy pequeño y tiene que separarse del desplazamiento al rojo causado por la velocidad orbital de las galaxias individuales dentro del cúmulo y el desplazamiento al rojo provocado por la expansión del universo. Los investigadores abordaron el problema haciendo un promedio de los datos recopilados a partir de 8000 cúmulos de galaxias por el Sloan Digital Sky Survey. Se tenía la esperanza de detectar el desplazamiento gravitatorio al rojo “mediante el estudio de las propiedades de la distribución de desplazamiento al rojo de galaxias en los cúmulos, en lugar de mirar los desplazamientos al rojo de galaxias individuales por separado”, explica Wojtak.Efectivamente, los investigadores descubrieron que la luz de los cúmulos estaba desplazada hacia el rojo en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, según lo predicho por la relatividad general. “Pudimos medir pequeñas diferencias en el desplazamiento al rojo de las galaxias y ver que la luz procedente de las galaxias en el centro de un cúmulo tenía que ‘arrastrarse’ a través del campo gravitatorio, mientras que la luz de las galaxias exteriores surgía con mayor facilidad”, comenta Wojtak. Los hallazgos aparecen on-line hoy en Nature.Además de confirmar la relatividad general, los resultados apoyan el modelo del universo de Materia Oscura Fría Lambda, un modelo cosmológico ya popular según el cual la mayor parte del cosmos se compone de un material invisible que no interactúa con la materia que forma estrellas y planetas. La prueba también presta apoyo a la energía oscura, la misteriosa fuerza que parece estar separando el universo.David Spergel, astrofísico de la Universidad de Princeton, felicita a Wojtak y sus colegas por “combinar inteligentemente” un gran conjunto de datos de cúmulos para detectar un “efecto sutil”. Spergel comenta que: “Ésta es otra victoria para Einstein. … Esta prueba sobre los cúmulos sugiere que vivimos en un universo extraño con materia y energía oscuras, pero uno en el que la Teoría de la Relatividad de Einstein es válida a gran escala”.¿Radiación gravitacional procedente del Big Bang?La teoría del Big Bang describe la expansión del Universo pero no su origen. Esto deja la puerta abierta a la especulación sobre la gran variedad de procesos que pudieron haber ocurrido durante el primer segundo que siguió a la Gran Explosión, como el llamado Recalentamiento del Universo. El grupo de Cosmología de la Universidad Autónoma de Madrid investiga cómo éste proceso podría haber generado señales observables que nos proporcionarían información directa sobre ese segundo primigenio.Entre los diversos procesos físicos que se piensa pudieron haber ocurrido durante el primer segundo, se encuentra el denominado Recalentamiento del Universo. La cosmología moderna propone que el Universo primitivo se expandió aceleradamente durante un breve lapso de tiempo conocido como período de Inflación Cósmica. Durante la Inflación, una enorme densidad de energía actuó como motor de la expansión, por lo que al finalizar dicho proceso el Universo quedó vacío de partículas. Pero entonces, ¿de dónde salieron todas las partículas que constituyen la materia del Universo hoy en día? La respuesta está en el Recalentamiento, justo al finalizar la Inflación, proceso durante el cual la enorme energía responsable de la expansión se convirtió en toda clase de partículas elementales.El problema es que aún se desconoce la dinámica responsable del propio periodo Inflacionario, y naturalmente el Recalentamiento depende crucialmente de los detalles de dicha dinámica. Debido a esta dificultad, en los últimos años sólo se ha investigado este proceso en modelos simplificados, en los que la materia considerada sólo es del tipo denominada “escalar” (un ejemplo de partícula elemental de tipo escalar es la famosa partícula de Higgs, tan buscada en el colisionador LHC del CERN en Ginebra). Pero la materia, o más concretamente las partículas elementales, no sólo pueden ser de tipo escalar, sino que también pueden ser de tipo espinorial (como por ejemplo el electrón) o vectorial (como los bosones gauge, responsables de las interacciones, como por ejemplo el fotón).Sólo muy recientemente se ha empezado a estudiar el Recalentamiento del Universo con modelos más realistas que incorporan todo tipo de materia. En un trabajo reciente, publicado en la revista americana Physical Review D, investigadores del grupo de cosmología del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto de Física Teórica UAM/CSIC (Jean-Francois Dufaux, Daniel G. Figueroa y Juan García-Bellido), estudiaron las consecuencias de considerar la presencia de bosones gauge durante el Recalentamiento.En particular, los investigadores de la UAM consideraron un período de Inflación Híbrida, que corresponde a un proceso inflacionario muy concreto en el que, al final del mismo, toda la energía responsable de la inflación se transfiere a un campo de materia denominado ‘campo de ruptura de simetría’, muy parecido al Higgs. Si además dicho campo escalar posee interacciones conocidas como ‘interacciones gauge’, entonces necesariamente el proceso del Recalentamiento involucrará a bosones gauge.En un trabajo de hace tres años el mismo grupo de investigación estudió las características del fondo de ondas gravitacionales que se generaría debido a la dinámica del campo escalar durante el estadio del Recalentamiento en estos modelos. Sin embargo, en el artículo recientemente publicado, ha estudiado cómo al incluir campos gauge vectoriales éstos son amplificados significativamente durante el Recalentamiento. Al incorporar en el modelo las interacciones gauge, no sólo el modelo adquiere un grado de realismo mucho mayor debido a su semejanza con el Modelo Estándar de partículas elementales, sino que además estos campos gauge adquieren configuraciones espaciales muy concretas durante la dinámica del Recalentamiento, actuando como una nueva fuente muy potente de radiación gravitacional. Concretamente, dichos campos forman los denominados defectos topológicos de tipo ‘cuerda cósmica’, cuya dinámica genera significativamente más radiación gravitacional.Al investigar este proceso, los autores hallaron que el espectro de las ondas gravitacionales poseía una frecuencia característica relacionada con la masa efectiva de dichos campos gauge. De esta forma, el espectro total de ondas gravitacionales resultante posee dos máximos locales bien diferenciados, uno debido a la dinámica de los campos escalares y centrado en la masa del campo escalar de ruptura de simetría, y otro debido a la dinámica de las cuerdas topológicas y centrado en la masa de los campos gauge. Desde el punto de vista observacional esto constituye una signatura idónea para poder determinar si realmente el escenario de inflación híbrida pudiera ser el correcto para describir el origen del Universo.Un festín para la vista con la nebulosa del Huevo FritoLos astrónomos han utilizado el Telescopio Muy Grande de ESO en Cerro Paranal, Chile, para fotografiar una colosal estrella que pertenece a una de las clases más raras de estrellas en el Universo, las hipergigantes amarillas. Esta nueva imagen es la mejor obtenida hasta ahora de este tipo de estrellas y muestra por primera vez el enorme envoltorio doble de polvo que rodea a la hipergigante central. La estrella y sus envoltorios se asemejan una clara de huevo alrededor de una yema, por lo que los astrónomos bautizaron el objeto como la nebulosa del Huevo Frito.La monstruosa estrella, conocida por los astrónomos como IRAS 17163-3907, tiene un diámetro aproximadamente mil veces más grande que nuestro Sol. A una distancia de unos 13 000 años luz de la Tierra, es la hipergigante amarilla más cercana que se conoce hasta la fecha y nuevas observaciones muestran que brilla alrededor de 500 000 veces más que el Sol.Nebulosa del Huevo Frito“Se sabía que este objeto brillaba con mucha intensidad en el infrarrojo, pero sorprendentemente nadie lo había identificado hasta ahora como una hipergigante amarilla”, dijo Eric Lagadec (Observatorio Europeo Austral), líder del equipo que obtuvo las nuevas imágenes.Las observaciones de la estrella y el descubrimiento de los envoltorios que la rodean, fueron realizados con la cámara infrarroja VISIR del Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Cerro Paranal, Chile. Estas son las primeras imágenes de este objeto que muestran claramente el material a su alrededor y ponen de manifiesto sus dos envoltorios casi perfectamente esféricos.Si la nebulosa del Huevo Frito estuviera en el centro del Sistema Solar, la Tierra se encontraría en las profundidades de la estrella y el planeta Júpiter estaría orbitando justo sobre la superficie. La gran nebulosa que rodea a la estrella abarcaría todos los planetas y planetas enanos, e incluso algunos de los cometas que orbitan más allá de Neptuno. El envoltorio exterior tiene un radio que equivale a 10 000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.Las hipergigantes amarillas se encuentran en una fase muy activa de su evolución, por lo que atraviesan una serie de eventos explosivos –esta estrella ha expulsado cuatro veces la masa del Sol en tan sólo unos pocos cientos de años. El material expulsado durante estos estallidos ha formado el extenso envoltorio doble de la nebulosa, compuesto de polvo rico en silicatos y mezclado con gas.Esta actividad también muestra que probablemente la estrella sufrirá pronto una muerte explosiva –será una de las próximas explosiones de supernovas en nuestra galaxia. Las supernovas esparcen importantes elementos químicos al espacio interestelar que las rodea y las ondas de choque resultantes pueden poner en marcha la formación de nuevas estrellas.El instrumento infrarrojo VISIR del VLT capturó esta deliciosa imagen de la nebulosa del Huevo Frito a través de tres filtros en el infrarrojo medio, representados aquí con los colores azul, verde y rojo.Cinetíficos españoles introducen material genético en el núcleo celularCientíficos de la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB) han logrado liberar directamente material genético en el interior del núcleo de las células, lo que permite aumentar la eficacia de los procesos de transferencia genética, que no se reduce durante el paso de este material por el citoplasma. La liberación se produce "directamente" dentro del núcleo, mediante partículas con forma de disco de unos pocos nanómetros, y los investigadores han logrado demostrar que de este modo las partículas se mueven diez veces más rápido que si su difusión en el interior de la célula se hiciese de forma pasiva. La investigación, publicada en las revistas 'Biomaterials' y 'Nanomedicine', ha sido liderada por el investigador del Instituto de Biotecnología y Biomedicina de la UAB Antonio Villaverde, que ha contado también con la participación del Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC, de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados y de la Universitat Politécnica de Cataluña (UPC). La terapia génica pretende tratar diversas enfermedades con ácidos nucleicos, si bien parte de la dificultad radica en asegurar la correcta absorción por parte de la célula del material genético, sin que se produzcan excesivas pérdidas y sin efectos secundarios indeseados. La UAB indica que actualmente los virus naturales desactivados son los vectores más utilizados en los ensayos clínicos, aunque esta modalidad de transferencia limita la aplicación terapéutica. Una alternativa es la utilización de virus "artificiales", construidos mediante ingeniería genética, a partir del ensamblaje de diminutas estructuras proteicas que, a su vez, están hechas de péptidos. La investigación liderada por Villaverde ha demostrado que el péptido denominado R9 puede encapsular material genético, ensamblarse con otras moléculas idénticas formando nanopartículas, y penetrar directamente en el núcleo de la célula para liberar el material transportado. "Los nanodiscos se ensamblan automáticamente, se mueven rápidamente, son estables a lo largo de todo el recorridos y viajan hacia el interior del núcleo, por lo que son muy prometedores para ser utilizados como prototipos para la administración segura de ácidos nucleicos y de proteínas funcionales", ha señalado por su parte la responsable del proyecto, Esther Vázquez.El telescopio espacial Fermi ve sorprendentes llamaradas en la Nebulosa del CangrejoLa Nebulosa del Cangrejo, nuestra vecina más conocida y estable del cielo de invierno, ha impresionado a los científicos con su propensión a loa fuegos artificiales – llamaradas de rayos gamma emitidas por las partículas más energéticas jamás observadas en un objeto astronómico específico. El descubrimiento, del cual se informa hoy por parte de científicos que trabajan con dos telescopios orbitales, está llevando a los investigadores a volver a pensarse sus ideas sobre cómo se aceleran las partículas cósmicas.“Nos quedamos atónitos”, dice Roger Blandford, que dirige el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología, situado conjuntamente en el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford. “Es un objeto emblemático”, comenta. La Nebulosa del Cangrejo, también conocida como M1, fue el primer objeto astronómico catalogado en 1771 por Charles Messier. “Es algo importante históricamente”, continúa Blandford, “y estamos haciendo un sorprendente descubrimiento sobre ella”.Blandford era parte de un equipo de KIPAC liderado por los científicos Rolf Buehler y Stefan Funk que usaron observaciones del Telescopio de Gran Área (LAT), uno de los dos instrumentos primarios a bordo del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA, para confirmar una llamarada y descubrir otra. Su informe se publicó hoy en Science Express junto con un informe del telescopio orbital italiano Astro-rivelatore Gamma a Immagini LEggero, o AGILE, el cual también detectó llamaradas de rayos gamma en la Nebulosa del Cangrejo.La Nebulosa del Cangrejo, y la estrella de neutrones de giro rápido que la alimenta, son los remanentes de una explosión de supernova documentada por astrónomos chinos y de oriente medio en 1054. Tras despojarse de gran parte de sus gases externos y polvo, la estrella moribunda colapsó en una bola súper-densa de neutrones de giro rápido. El púlsar de la Nebulosa del Cangrejo emite un pulso de radiación cada 33 milisegundos, como un reloj.Aunque apenas tiene 16 kilómetros de diámetro, la cantidad de energía que libera el púlsar es enorme, iluminando la Nebulosa del Cangrejo hasta que se hace 75 000 veces más brillante que el Sol. La mayor parte de esta energía está contenida en un viento de partículas de electrones energéticos y positrones que viaja casi a la velocidad de la luz. Estos electrones y positrones interactúan con los campos magnéticos y fotones de baja energía para producir los famosos zarcillos brillantes de gas y polvo que Messier confundió con un cometa hace unos 200 años.Las partículas son incluso lo bastante potentes para producir los rayos gamma que normalmente observa LAT durante su estudio normal del cielo. Pero esas partículas no causaron las drásticas llamaradas.Cada una de las dos llamaradas que observó LAR duró unos días antes de que la emisión de rayos gamma de la Nebulosa del Cangrejo volviera a niveles más normales. De acuerdo con Funk, la breve duración de las llamaradas apunta a una radiación de sincrotrón, o radiación emitida por electrones que aceleran en el campo magnético de la nebulosa, como la causa. Y no son sólo electrones acelerados: las llamaradas estaban provocadas por electrones súper-cargados de hasta 1015 electrón-volts, aproximadamente 1000 veces más energético que los protones acelerados en el Gran Colisionador de Hadrones de Europa, el acelerador de partículas más potente creado por el hombre, y más de 15 órdenes de magnitud por encima de los fotones de la luz visible.“La fuerza de las llamaradas de rayos-gamma nos muestran que fueron emitidas por las partículas de mayor energía que podemos asociar a un objeto astrofísico discreto”, señala Funk.No sólo los electrones son sorprendentemente energéticos, añade Buehler, sino que, “el hecho de que la intensidad varíe tan rápidamente indica que la aceleración tiene que suceder de forma extremadamente rápida”. Esto desafía a las teorías actuales sobre la forma en que se aceleran las partículas cósmicas. Estas teorías no pueden tenerse en cuenta fácilmente para las extremas energías de los electrones o la velocidad a la que se ven acelerados.El descubrimiento de las llamaradas de rayos gamma en la Nebulosa del Cangrejo genera una cuestión obvia: ¿cómo puede hacer eso la nebulosa? La pregunta es obvia, pero no la respuesta. Los científicos de KIPAC están de acuerdo en que se necesita un vistazo más de cerca en resoluciones mayores y en una variedad de longitudes de onda antes de que podamos hacer cualquier afirmación definitiva. La próxima vez que haya llamaradas en la Nebulosa del Cangrejo, el equipo de LAT de Fermi no será el único equipo recopilando datos. Necesitarán toda la ayuda que puedan obtener para poder descifrar los misterios de la Nebulosa del Cangrejo.“Creíamos conocer todos los ingrediantes esenciales de la Nebulosa del Cangrejo”, señala Funk, “pero esto ya no es así. Aún nos sigue sorprendiendo”.Comenten por favor