Cuando la misión del laboratorio científico de Marte de la NASA logró aterrizar con éxito el róver Curiosity en la tarde del 5 de agosto, fue aclamada como un gran éxito, tanto para la NASA como para la exploración de Marte en general. Llevar al robot de una tonelada con seguridad hasta la superficie obligó a afrontar el peligroso proceso de entrada, descenso y aterrizaje (EDL en el acrónimo inglés), que se dio a conocer, gracias a un vídeo producido por la NASA antes de la llegada, como los “siete minutos de terror”. El exitoso aterrizaje dio lustre a la reputación de la agencia y convirtió a algunos de los involucrados en el proyecto en una especie de celebridades.

Robot Curiosity Crédito: NASA

“Todo el mundo quiere saber, “diantre, ¿por qué va todo tan despacio?”. La respuesta es que necesitamos tener mucha cautela y no cometer errores” declaró Grotzinger.

Aunque para el equipo científico del Curiosity aquellos siete minutos de terror eran solo el principio. En los cerca de seis meses y medio transcurridos desde la llegada, el equipo encargado de la misión ha ido poniendo al róver poco a poco en camino, probando sus instrumentos y comenzando a moverlo a través del terreno del Cráter Gale. En contraste con el aterrizaje del robot, donde el éxito podía determinarse de forma clara y rápida, las operaciones científicas se van sucediendo a paso lento.

“Curiosity es un sistema complejo que, cuando operas con él, tienes que ir dando pasos de bebé para asegurarte que lo estás preservando para el beneficio de la posteridad, ya que puede que permanezca allí mucho tiempo. Así que vamos despacio”, declaró John Grotzinger, el profesor de geología de Caltech que sirve como director científico de la misión. Él mismo estuvo presente el viernes en una conferencia de prensa durante la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), en Boston.

Repitió las mismas afirmaciones en el plenario que hubo esa mañana tras la conferencia. “Todo el mundo quiere saber, diantre, ¿por qué va todo tan despacio? Pues porque queremos ser cautelosos y no meter la pata”. Este tipo de forma de abordar las operaciones de la misión ha sido evidente en uno de los últimos mayores hitos del Curiosity, el primer uso del taladro. El 9 de febrero la NASA anunció que el rover había recolectado la primera muestra de roca con el taladro, perforando 6.4 centímetros en una roca llamada “John Klein” en honor de un director de proyecto que falleció en 2011. Todo esto ocurrió unos días después de probarlo en un sitio cercano de la misma roca. Finalmente el polvo recolectado por el taladro mientras penetraba en la roca será introducido en los instrumentos del robot.

El énfasis, sin embargo, es en “última instancia”. Grotzinger afirmó que todavía tienen que confirmar que las muestras han pasado por el eje del instrumento hasta introducirse en las cámaras que retendrán la muestra hasta que se lleven al CHIMRA que significa Recolección y Manipulación para un Análisis de Roca Marciana in situ, un aparato que hace vibrar el material sobre un cedazo que aparta aquellas partículas que son más grandes de 150 micrones. La muestra obtenida es luego conducida al CHEMIN, Química y Mineralogía y al SAM, Análisis de Muestras en Marte, para ser analizada. Él mismo aseguró que esperaban completar todo el proceso “en la próxima semana más o menos”.

“Para los que estamos involucrados en las operaciones de superficie esto es el equivalente a la Entrada, Descenso y Aterrizaje, dijo Grotzinger acerca de la prueba del taladro en la conferencia de prensa. “En vez de los siete minutos de terror hemos tenido siete meses de manos sudadas hasta estar seguros de que todo funcionaba”.

Parece que Curiosity pasará al menos las siguientes semanas en esta localización, aseguró. Parte de este tiempo lo pasaremos analizando la muestra y realizando estudios, algo que dependerá, añadió, en cuan “excitante” termina siendo la muestra. Una conjunción planetaria inminente, cuando la Tierra y Marte están en los lados opuestos del sol, va a dificultar las comunicaciones de radio, lo que también mantendrá al rover en su actual posición. “No podremos moverlo hasta el final de la primavera”.

“Algo que descubrí al comienzo de la misión”, añadió Grotzinger, “es que las expectativas que tiene todo el mundo son extraordinariamente altas incluso para aquello que solo podamos descubrir en las más extraordinarias condiciones”. Otra razón para llevar con mucha calma las operaciones del Curiosity es la creencia de que el robot tiene una larga vida por delante. Oficialmente tiene dos años de misión principal pero el rover está diseñado para operar por mucho más tiempo, y todo el que se pueda en su mejores condiciones, los responsables del proyecto esperan que la NASA puede que extienda la misión bastante más que los dos años iniciales. “Pienso que la agencia percibe que la misión va muy bien” señaló de nuevo Grotzinger, “nos han dicho que desean apoyarnos más allá de la duración nominal”. Este apoyo para una misión de larga duración, dijo, los hace “pensar de manera más estratégica” a la hora de abordar las operaciones.

El plan original, por ejemplo, era ir desde el lugar de aterrizaje en la dirección de la montaña del centro del Cráter Gale, oficialmente designada Aeolis Mons pero llamada Monte Sharp por el equipo del proyecto. Aunque, tras la llegada, se diseñó una ruta en dirección opuesta, hacia una zona donde parecen unirse tres tipos distintos de terreno, llamada Gleneg.

La ciencia que hemos recolectado ha justificado con mucho esta decisión, afirmó Grotzinger. “ha pagado muchos dividendos en términos de lo que hemos visto como un excitante y potencialmente habitable entorno antiguo marciano, así que lo vamos a explorar a conciencia.

En la reunión de la AAAS, Grotzinger no reveló ningún hallazgo logrado por la misión que no haya sido previamente anunciado por la NASA. Al ser interrogado en la rueda de prensa acerca de las diferencias de color vistas en el polvo de roca obtenido tras el reciente taladro, que mostraron material grisáceo en contraste con el característico color rojo de la superficie, Grotzinger dijo que los datos del análisis estaban en camino. “Lo que queremos hacer es agrupar todas nuestras observaciones juntas y presentarlas en conjunto, así que deseamos que tengáis algo en el plazo de un mes”, declaró.

Estos planes podrían coincidir con la próxima Conferencia de Ciencia Planetaria y Lunar (LPSC) en Houston, que arrancará en un mes a partir de esta fecha. Grotzinger dijo que en una reunión donde estuvieron todos los responsables del equipo científico de la misión a comienzos de la semana revisaron todos los resultados que planean presentar en la conferencia. “Nos llevará mucho tiempo llegar allí, pero intentaremos llegar” añadió acerca del objetivo de llegar al Monte Sharp.

Las reticencias que Grotzinger muestra a la hora de divulgar detalles científicos deben de tener su base en el suceso de noviembre, cuando él mismo declaró a un periodista que estaba de visita en el centro que uno de los instrumentos había producido datos de los que “iban a estar en los libros de historia”. Aquello produjo una ola de especulación rampante que afirmaba que los científicos del proyecto habían encontrado evidencias de materiales orgánicos. Al final resultó que el vehículo no había encontrado -ni encontró todavía- compuestos orgánicos, que tal como él aseguró eran muy difíciles de preservar a lo largo de millones de años.

“Una cosa que he descubierto al principio, dijo en la conferencia de prensa de la AAAS, “es que las expectativas que tiene todo el mundo son extraordinariamente altas incluso para aquello que solo podamos descubrir en las más extraordinarias condiciones “. Eventualmente Curiosity comenzará a dirigirse hacia el Monte Sharp, un objetivo que permanece intacto más allá de la actual ruta. “En la reunión de nuestro equipo hemos confirmado, con un fuerte consenso, que el Monte Sharp es todavía el mejor premio. Nos llevará tiempo llegar allí, pero lo intentaremos”.

Autor: Jeff Foust
Fecha Original: 18 de febrero de 2013
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Las colaboraciones ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han presentado hoy en la conferencia Moriond (La Thuile, Italia) los últimos datos sobre la partícula descubierta en el CERN el año pasado.

Bosón de Higgs

Una vez analizados dos veces y media más datos que los disponibles durante el anuncio de su descubrimiento en julio de 2012, los resultados indican que la partícula es un bosón de Higgs, la partícula asociada al mecanismo que da masa al resto.

Sigue siendo una pregunta abierta, sin embargo, si este es el higss del modelo estándar de la física de partículas o, posiblemente, el más ligero de los bosones de los varios previstos en otras teorías que van más allá de ese modelo.

Encontrar la respuesta a esta pregunta llevará tiempo, como explicó a SINC, Rolf Heuer, durante su visita a la Universidad de Oviedo hace un par de semanas.

Si es o no un bosón de Higgs se demuestra por la forma en que interactúa con otras partículas, y sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, un bosón de Higgs no tiene espín o momento de rotación intrínseco, y en el modelo estándar su paridad –una medida de cómo se comporta su imagen especular– debe ser positiva.

CMS y ATLAS han analizado diversas opciones para paridad-espín de esta partícula, y, efectivamente, reflejan un valor 0 para el espín y paridad positiva. Esto, junto con las interacciones que se han medido de la nueva partícula con otras, indica “con fuerza” que es un bosón Higgs.

“Los resultados preliminares con el conjunto de datos completo de 2012 son magníficas y para mí está claro que se trata de un bosón de Higgs, aunque todavía nos queda un largo camino por delante para saber de qué tipo es”, dice el portavoz de CMS, Joe Incandela.

“Los nuevos y ‘hermosos’ resultados representan un esfuerzo enorme aportado por muchas personas. Apuntan a que la nueva partícula tiene una paridad-espín de un bosón de Higgs como el del modelo estándar. Empezamos bien el programa de medición en el sector de Higgs”, señala el portavoz de ATLAS, Dave Charlton.

Para determinar si este es o no el higgs del modelo estándar, las colaboraciones tienen, por ejemplo, que medir con precisión la tasa con la que el bosón se desintegra en otras partículas y comparar los resultados con las predicciones.

La detección del bosón es un evento muy raro, ya que se requiere alrededor de 1 billón (10¹²) de colisiones protón-protón por cada evento observado. Para caracterizar todas las formas de desintegración se necesitará tiempo y se necesitarán muchos más datos del LHC.

Fecha Original: 14 de marzo de 2013
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Observaciones llevadas a cabo con el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) muestran que los estallidos de formación estelar más potentes del cosmos tuvieron lugar mucho antes de lo que se pensaba. Los resultados se han publicado en un conjunto de artículos que aparecen en la revista Nature el 14 de marzo de 2013, y en la revista Astrophysical Journal. La investigación es el ejemplo más reciente de los descubrimientos realizados por el nuevo observatorio internacional ALMA, que hoy celebra su inauguración.

Se cree que los estallidos de formación estelar más intensos tuvieron lugar en el universo temprano en galaxias masivas y brillantes. Estas galaxias con estallidos de formación estelar convierten vastas reservas de gas y polvo cósmicos en nuevas estrellas a un ritmo frenético — muchos cientos de veces más rápido que en imponentes galaxias espirales como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Si miramos hacia el espacio lejano, a galaxias tan distantes que su luz ha tardado muchos miles de millones de años en llegar hasta nosotros, los astrónomos pueden observar ese periodo activo de la juventud del Universo.

Galaxias vistas por ALMA Crédito: ESO

“Cuanto más lejos está la galaxia, más atrás miramos en el tiempo, por lo que, midiendo sus distancias podemos componer una cronología de cuán vigoroso era el Universo generando nuevas estrellas en las diferentes etapas de sus 13 700 millones de historia”, afirma Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), quien ha liderado el equipo y es el autor principal del artículo de la revista Nature.

El equipo internacional de investigadores descubrió primero estas distantes y enigmáticas galaxias con estallidos de formación estelar con el telescopio de diez metros SPT (South Pole Telescope) de la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos y, posteriormente, utilizó ALMA para obtener una visión más cercana y explorar el “baby boom” estelar en el universo joven. Se sorprendieron al encontrar que muchas de estas galaxias polvorientas con formación estelar están aún más lejos de lo esperado. Esto significa que, en proporción, los estallidos de formación estelar tuvieron lugar hace unos doce mil millones de años, cuando el universo tenía menos de dos mil millones de años — todo mil millones de años antes de lo que se pensaba.

Dos de estas galaxias son las más lejanas de su tipo jamás descubiertas — tan lejanas que su luz comenzó su viaje cuando el universo solo tenía mil millones de años. Es más, entre los récords que se han batido, se halla el hecho de que se han encontrado moléculas de agua, siendo las observaciones de agua en el cosmos más distantes jamás publicadas hasta el momento.

El equipo utilizó la sensibilidad sin igual de ALMA para captar la luz de 26 de esas galaxias en longitudes de onda de alrededor de tres milímetros. La luz en determinadas longitudes de onda se produce por las moléculas de gas de estas galaxias, y las longitudes de onda se desplazan debido a la expansión del universo a lo largo de los miles de millones de años que tarda la luz en llegar a nosotros. Midiendo el desplazamiento de la longitud de onda, los astrónomos pueden calcular el tiempo que ha tardado la luz en llegar y situar cada galaxia en el punto correcto de la historia del cosmos.

“La sensibilidad de ALMA y el amplio rango de longitudes de onda nos permiten hacer medidas en pocos minutos por cada galaxia — unas cien veces más rápido que antes”, afirma Axel Weiss (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania), quien lideró el trabajo para medir las distancias a las galaxias. “Antes, una medida de este tipo habría sido un trabajo laborioso de combinación de datos de dos tipos de telescopios, uno del rango visible-infrarrojo y otro de ondas de radio”.

En la mayoría de los casos, las observaciones de ALMA por sí solas pueden precisar las distancias, pero para unas pocas galaxias el equipo combinó los datos de ALMA con medidas de otros telescopios, incluyendo APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

Los astrónomos utilizaban solo una parte del conjunto de antenas, 16 de las 66 totales, ya que el observatorio estaba aún en construcción, a una altitud de 5000 metros en el remoto Llano de Chajnantor, en los Andes chilenos. Una vez completado, ALMA es aún más sensible, y podrá detectar galaxias incluso más débiles. Por ahora, los astrónomos localizaron las más brillantes. También tuvieron ayuda de la naturaleza: pudieron utilizar el fenómeno de lentes gravitatorias, un efecto predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein en el que la luz de una galaxia distante se distorsiona por la influencia gravitatoria de una galaxia de fondo cercana, que actúa como una lente y hace que la fuente distante aparezca más brillante.

Para comprender con precisión hasta qué punto esta lente gravitatoria había aumentado el brillo de las galaxias, el equipo tomó imágenes más precisas de las mismas utilizando ALMA en longitudes de onda de unos 0,9 milímetros.

“Estas hermosas imágenes de ALMA muestran las galaxias de fondo torcidas en múltiples arcos de luz conocidos como anillos de Einstein, rodeando a las galaxias que están delante”, dice Yashar Hezaveh (Universidad McGill, Montreal, Canadá), quien lideró el estudio de las lentes gravitatorias. “Estamos utilizando la ingente cantidad de materia oscura que rodea a las galaxias que están a mitad de camino en el universo como telescopios cósmicos para hacer que las galaxias aún más alejadas parezcan más grandes y más brillantes”.

El análisis de la distorsión revela que algunas de las galaxias con formación estelar brillan tanto como 40 billones de Soles, y la lente gravitatoria las ha aumentado más de 22 veces.

“Solo unas pocas galaxias de las observadas con este efecto de lente gravitatoria habían sido detectadas antes en esas longitudes de onda submilimétricas, pero ahora SPT y ALMA han descubierto docenas de ellas”, declaró Carlos De Breuck (ESO), miembro del equipo. “Este tipo de ciencia ya había sido hecha anteriormente sobre todo en longitudes de onda del rango visible con el telescopio espacial Hubble, pero nuestros resultados demuestran que ALMA es un nuevo y potente jugador en este campo”.

“Este es un gran ejemplo de colaboración de astrónomos de todo el mundo, trabajando juntos para hacer un impresionante descubrimiento con una instalación de ´última tecnología”, afirmó el miembro del equipo Daniel Marrone (Universidad de Arizona, EE.UU.). “Esto es solo el principio de ALMA y del estudio de estas galaxias con estallidos de formación estelar. Nuestro siguiente paso es estudiar estos objetos en detalle y hacernos una idea más exacta de cómo y por qué se forman estrellas a esos ritmos de producción tan increíbles”.

Expertos en biología sintética han creado módulos de ADN que realizan operaciones lógicas en células vivas. Estos “circuitos genéticos” podrían utilizarse para registrar momentos clave en la vida de una célula o, activando un interruptor químico, modificar el destino de una célula, anuncian los investigadores. Los resultados se publican esta semana en Nature Biotechnology.

La biología sintética trata de incorporar principios de la ingeniería electrónica en una célula biológica, considerando las funciones de los genes como componentes de un circuito. Con este objetivo, investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Cambridge, han diseñado un sencillo grupo de módulos genéticos que responden a señales de una forma muy parecida a como la hacen los operadores lógicos booleanos usados en los ordenadores.

ADN por Erin Campbell

“Estos desarrollos permitirán un avance más rápido en la obtención de células programables con capacidad de tomar decisiones que pueden tener una gran variedad de aplicaciones”, afirma James Collins, biólogo sintético de la Universidad de Boston en Massachusetts, no participante del estudio.

Collins desarrolló el interruptor genético que ayudó a que el campo de la biología sintética apareciese súbitamente hace ya más de una década. Desde entonces, se ha desarrollado una amplia gama de circuitos programables para células, incluyendo un sencillo contador que Collins y su equipo diseñaron en 2009.

Pero “para transformarla en una disciplina sólida de la ingeniería, necesitamos marcos de actuación que permitan programar células en modelos más escalables”, afirma Timothy Lu, biólogo sintético del MIT que ha dirigido este último estudio. “Queríamos demostraros que podemos juntar un montón de elementos básicos en un modelo muy sencillo que ofrezca muchas funciones lógicas posibles”.

Lógica circular

Los módulos lógicos de Lu están basados en plásmidos, cadenas circulares de ADN que se introducen en células de Escherichia coli. Él junto con sus colaboradores diseñaron 16 plásmidos (una para cada función lógica binaria que admite la programación). Cada variedad consta de unas secuencias promotora y terminadora de ADN, que inicia o interrumpe la transcripción genética, y un gen de respuesta que codifica una proteína verde fluorescente.

La clave del sistema está en la utilización de enzimas recombinasas, que cortan y reorganizan las secuencias de ADN promotora y terminadora activándolas o desactivándolas. En otras palabras, las enzimas recombinasas constituyen la señal que determina si el gen de respuesta se transcribe.

Una puerta electrónica “AND”, por ejemplo, lanza una señal positiva solo si la corriente se recibe en las dos entradas que posee. En el modelo genético, el gen de respuesta se transcribe sólo cuando las secuencias terminadoras del gen y la secuencia promotora son neutralizadas por dos señales, a base de enzimas recombinasas.

Lu afirma que, a pesar de que las recombinasas se habían usado de forma similar en el pasado (para escribir información en una memoria de ADN, por ejemplo), este último trabajo lleva la idea un paso más allá, haciendo que el propio ADN forme parte de la programación. “Si el ADN que modificas es un elemento regulador, como una secuencia promotora o terminadora, esto te permite poder controlar algo en la célula. Y es este control el que te facilita la lógica”.

Christopher Voigt, biólogo sintético también del MIT, llama a estos módulos artificiales “una forma muy digital y permanente de almacenar información en el ADN. La lógica puede almacenar gran cantidad de experiencias (por ejemplo, si las células han pasado por dos ambientes diferentes y en qué orden)”.

Voigt afirma que hay otra ventaja con este sistema. “(El cambio) es permanente. Después de que la célula muera, la información puede ser recuperada a partir del ADN”. En realidad, los investigadores encontraron que los plásmidos modificados se heredan a través de por lo menos 90 generaciones celulares (lo que podría ser importante para los biólogos que quieran registrar los momentos clave de los ancestros de una célula).

Lu afirma que este mismo principio podría ser de utilidad en biotecnología. Utilizando formas básicas de estos interruptores personalizables, los fabricantes podrían disponer de cultivos celulares en los que los genes clave se encuentran suprimidos hasta activarse por una señal de un determinado compuesto, asegurando así la producción de un fármaco, por ejemplo, cuando el sistema está a punto. Otros interruptores podrían detener la producción, una vez se ha alcanzado un umbral determinado, comenta Lu.

Autor: Roland Pease
Fecha Original: 13 de febrero de 2013
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Tras casi una década de meticulosas observaciones, un equipo internacional de astrónomos ha medido, con mayor precisión que nunca, la distancia a nuestra galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes. Estas nuevas medidas también amplían nuestro conocimiento sobre la tasa de expansión del Universo — la constante de Hubble — y es un paso adelante crucial para entender la naturaleza de la misteriosa energía oscura que hace que la expansión se esté acelerando. El equipo utiliza telescopios instalados en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile, además de otros telescopios alrededor del mundo. Estos resultados aparecen en el número del 7 de marzo de 2013 de la revista Nature.

Para conocer con exactitud distancias cada vez más alejadas en el cosmos, los astrónomos sondean la escala del universo midiendo primero la distancia a objetos cercanos, utilizándolos como puntos de referencia (candelas estándar). Pero esta cadena solo es tan precisa como lo es su eslabón más débil. Hasta el momento, encontrar una distancia precisa a la Gran Nube de Magallanes (Large Magellanic Cloud, LMC), una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea, ha resultado ser impreciso. Dado que las estrellas en esta galaxia se utilizan para fijar la escala de distancias para galaxias más remotas, las medidas son de crucial importancia.

Gran Nube de Magallanes

La minuciosa observación de un extraño tipo de estrella doble ha permitido a un equipo de astrónomos deducir un valor mucho más preciso para la distancia a LMC: 163 000 años luz.

“Estoy muy emocionado porque los astrónomos han estado intentando durante cien años medir con precisión la distancia a la Gran Nube de Magallanes, y se ha comprobado que esto es extremadamente difícil”, afirma Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) uno de los investigadores que lidera el equipo. “Ahora hemos resuelto este problema con un resultado demostrable y con una precisión de un 2%”.

La mejora en la medida de la distancia a la Gran Nube de Magallanes también nos facilita conocer mejor distancias a muchas estrellas variables Cefeidas. Estas brillantes estrellas pulsantes se utilizan como estrellas de referencia para medir distancias a galaxias más remotas y para determinar la tasa de expansión del universo — la Constante de Hubble. A su vez, esta es la base para sondear el universo hasta las galaxias más distantes que pueden verse con los telescopios actuales. De manera que una distancia precisa a la Gran Nube de Magallanes reduce inmediatamente la inexactitud en las medidas actuales de distancias cosmológicas.

Los astrónomos obtuvieron la distancia a la Gran Nube de Magallanes observando una extraña pareja de estrellas cercanas, conocidas como binarias eclipsantes. Dado que estas estrellas orbitan una alrededor de la otra, pasan la una delante de la otra. Cuando esto ocurre, visto desde la Tierra, el brillo total desciende, tanto cuando una estrella pasa delante de la otra como cuando pasa por detrás (aunque la cantidad es diferente).

Haciendo un seguimiento muy preciso de estos cambios en el brillo, y midiendo las velocidades orbitales de las estrella, es posible saber el tamaño de las estrellas, sus masas y otras informaciones sobre sus órbitas. Cuando combinamos esto con medidas minuciosas del brillo total y del color de la estrella se obtienen distancias notablemente precisas.

Este método ha sido utilizado anteriormente, pero con estrellas calientes. Sin embargo, en este caso deben asumirse ciertas hipótesis y estas distancias no resultan tan precisas como se desearía. Ahora, por primera vez, se han identificado ocho binarias eclipsantes extremadamente raras, en las que ambas estrellas son gigantes rojas frías. Estas estrellas han sido cuidadosamente estudiadas y resultan en valores de distancias mucho más precisas — hasta alrededor de un 2%.

“ESO proporcionó el equipo perfecto de telescopios e instrumentos necesario para las observaciones de este proyecto: HARPS para obtener las velocidades radiales extremadamente precisas de estrella relativamente débiles, y SOFI para las medidas precisas de cuán brillantes son estas estrellas en el rango infrarrojo”, añade Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, y Observatorio de la Universidad de Varsovia, Polonia), autor que lidera el nuevo artículo de Nature.

“Estamos trabajando para mejorar nuestro método aún más y esperamos tener una distancia a LMC de un 1% dentro de unos pocos años. Esto tiene consecuencias de amplio alcance no solo para la cosmología, sino para numerosos campos de la astrofísica”, concluye Dariusz Graczyk, el segundo autor del nuevo artículo de Nature.

Fecha Original: 6 de marzo de 2013
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Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos ha obtenido lo que parece ser la primera observación directa de un planeta en formación incrustado aún en un grueso disco de gas y polvo. De confirmarse, este descubrimiento supondrá un gran paso adelante en nuestro conocimiento sobre cómo se forman los planetas y permitirá a los astrónomos poner a prueba las teorías actuales con un objeto observable.

Un equipo internacional liderado por Sascha Quanz (ETH Zürich, Suiza) ha estudiado el disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella HD100546, una vecina relativamente cercana que se encuentra a unos 335 años luz de la Tierra. Se sorprendieron al encontrar lo que parecía ser un planeta en proceso de formación, aún metido en el disco de material que rodea a la joven estrella. Se cree que el candidato a planeta es un gigante gaseoso similar a Júpiter.

HD 100546 Crédito: ESO

Hasta ahora, la formación planetaria ha sido un asunto abordado principalmente con simulaciones por ordenador” afirma Sascha Quanz. “Si nuestro descubrimiento es ciertamente un planeta en formación, por primera vez los científicos podrán estudiar de forma empírica el proceso de formación planetaria y la interacción de un planeta en formación con su entorno natal en un estadio muy temprano”.

HD 100546 es un objeto muy bien estudiado, y ya se ha sugerido que tiene un planeta gigante a una distancia seis veces mayor que la que separa a la Tierra del Sol. El nuevo candidato a planeta recién hallado se encuentra en las regiones exteriores del sistema, unas diez veces más alejado.

El candidato a planeta hallado en torno a HD100546 fue detectado como una débil mancha situada en el disco circumestelar y encontrado gracias a la combinación del instrumento de óptica adaptativa NACO (instalado en el telescopio VLT de ESO) con técnicas pioneras de análisis de datos. Las observaciones se llevaron a cabo utilizando el coronógrafo de NACO, que opera en longitudes de onda del infrarrojo cercano y elimina la brillante luz procedente de la estrella del lugar en el que se encuentra el candidato a protoplaneta.

De acuerdo con las teorías actuales, los planetas gigantes crecen al capturar parte de los restos de gas y el polvo que permanecen tras la formación de una estrella. Los astrónomos han localizado varios fenómenos en la nueva imagen del disco que rodea a HD100546 que apoyan la hipótesis de que se trata de un protoplaneta. Cerca del protoplaneta detectado, en el disco circumestelar, se encontraron estructuras que podrían haber sido causadas por interacciones entre el planeta y el disco. Además, hay datos que indican que los alrededores del protoplaneta pueden estar siendo calentados por el proceso de formación.

Adam Amara, otro miembro del equipo, está entusiasmado con el descubrimiento. “La investigación exoplanetaria es una de las más nuevas y emocionantes fronteras de la astronomía, y la imagen directa de planetas es todavía un campo emergente que se va a beneficiar mucho de los recientes avances en instrumentación y en métodos de análisis de datos. En esta investigación hemos usado técnicas de análisis de datos desarrolladas para investigación cosmológica, mostrando que el intercambio de ideas entre diferentes campos puede dar como resultado un extraordinario avance”.

Pese a que la idea de la presencia de un protoplaneta sea la que más se acerca para explicar estas observaciones, los resultados de este estudio requieren de observaciones de seguimiento para confirmar la existencia del planeta y descartar otros escenarios posibles. Entre otras explicaciones, es posible, aunque difícil, que la señal detectada pueda provenir de una fuente de fondo. También es posible que el objeto recién detectado no sea un protoplaneta, sino un planeta totalmente formado eyectado de su órbita original hacia una posición más cercana a la estrella. Cuando se confirme que el nuevo objeto detectado en torno a HD 100546 es un planeta en proceso de formación metido en su progenitor disco de gas y polvo, se convertirá en un laboratorio único en el cual estudiar el proceso de formación de un nuevo sistema planetario.

Fecha Original: 28 de febrero de 2013
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La investigación aparece publicada en el último número de la revista ‘Science‘.

Swift J1357.2-0933 presenta un agujero negro oscurecido por un disco de gas con una estructura vertical (similar a la de un “donut”) que va creciendo conforme pasan los días.

Se trata de la primera vez que se observa un agujero negro con esta inclinación y la primera vez que se detectan eclipses de brillo en este tipo de sistemas.

Agujero negro Crédito: Gabriel Pérez (SMM/IAC)

La estructura descrita por el estudio podría estar presente en muchos otros sistemas, convirtiendo a Swift J1357.2-0933 en el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación.

Como si se tratara de un enorme “donut” (o toroide) que va creciendo conforme pasan los días. Así describe el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Jesús Corral la peculiar estructura, desconocida hasta la fecha, del sistema binario Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero negro de masa estelar (que se alimenta de la estrella compañera). La investigación, de la que Corral es primer autor y que aparece publicada en el último número de Science, ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años.

El equipo observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos. Este hallazgo les llevó a dos conclusiones: el agujero negro debía estar casi de canto (tiene una inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua al destapar un fregadero.

Como explica el también investigador del IAC Jorge Casares, coautor del artículo y director de la investigación, “es posible que este tipo de estructuras estén presente en todas o muchas binarias de rayos X, conjunto de sistemas al que pertenece Swift J1357.2-0933. De esta manera, el objeto que hemos observado podría ser el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el agujero negro se encuentra oscurecido”. Aplicando reglas estadísticas, podrían ser un porcentaje de hasta el 20% de los sistemas de este tipo.

El astrofísico relata que, los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos: “al no emitir luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos. En caso de que formen sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta, dado que lo que se ve es el proceso de ‘canibalización’ de la estrella por parte del agujero”, explica. De esta manera se entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, sólo se hayan confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia. Swift J1357.2-0933, descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el equipo del IAC, es el último en la lista. Hay aproximadamente otros 32 más considerados como candidatos a agujero negro, pero todavía no se han confirmado.

Muchas binarias de rayos X se caracterizan por permanecer en quietud durante decenas o cientos de años y, en este estado, es fácil confundirlos con estrellas corrientes. Sin previo aviso y en cualquier punto de la galaxia, estos sistemas erupcionan, provocando que el brillo que emiten aumente de forma considerable –casi 1 millón de veces- , lo que permite su detección por los satélites que hacen rastreo de emisiones de rayos X. Al cabo de unos meses, vuelven a su letargo.

Es entonces, agrega Corral, cuando la comunidad científica puede analizar su estructura: una estrella ‘normal’ y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro (como en este caso) o una estrella de neutrones. La estrella transfiere materia a su compañero formando el mencionado disco de acreción.

En el caso de Swift J1357.2-0933, prosigue el investigador del IAC, se han podido recabar más datos debido a su relativa cercanía, estimada en unos 5000 años luz, y a que se halla lejos del plano de la Vía Láctea, donde se concentra la mayor parte de la materia, con lo que su luz no se ve contaminada por polvo interestelar o la luz de objetos próximos.

Los científicos detectaron que el sistema tiene un periodo muy corto, de apenas 2,8 horas. En ese tiempo, la estrella completa una órbita en torno al agujero negro. Otra de las cuestiones que aclararon fue la masa del agujero, al menos 3 veces la del sol. “Se trata del límite inferior que hemos estimado. En realidad, la masa puede ser muy superior. Nuevas observaciones durante el periodo de quietud permitirán precisar este valor”, puntualiza Corral.

Sin embargo, el hallazgo más insólito del sistema fueron sus eclipses. A partir de imágenes captadas con diferentes telescopios de los observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos (IAC-80, Liverpool, Mercator e INT), observaron que se producían eclipses que reducían el brillo del sistema hasta un 30% en solo siete segundos y que se van repitiendo en intervalos mayores al cabo de los días. “Es la primera vez que se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50 binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la estrella”, señala el astrofísico del IAC.

¿A qué se deben? Los investigadores tenían claro que no los producía la estrella del sistema, ya que tarda 2,8 horas en girar en torno al mismo, y los eclipses, que se producen cada pocos minutos, son extremadamente cortos. Corral aporta más datos: “El periodo en el que se repiten los eclipses es cada vez mayor con el paso de los días. Este hecho sugiere que están producidos por una estructura vertical que inicialmente está muy cerca del agujero negro y que poco a poco se va alejando como una onda desde las partes internas del disco de acreción hacia fuera.

Este descubrimiento lleva aparejado un segundo: “El simple hecho de detectar los eclipses ya indica que el sistema se encuentra a una inclinación muy alta, mayor incluso de 75 grados. En definitiva, lo vemos casi de canto”, precisa el científico. Y así describe la estructura: “es probablemente como un “donut”: en el centro se localiza el agujero negro que está permanentemente oculto”.

Fecha Original: 28 de febrero de 2013
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Investigadores del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica de la Universidad de Málaga han desarrollado una aplicación bioinformática para estudiar a gran escala las relaciones entre las enfermedades genéticas y los genes que las causan. Esta herramienta resulta de especial interés para las enfermedades denominadas raras, ya que en un alto porcentaje son de origen genético.

Bajo esta denominación se agrupan un conjunto de enfermedades heterogéneas (más de 6000), sobre las que se tiene un conocimiento incompleto. Cada una de ellas afecta a un número de personas muy reducido en el total de la población (menos de 5 personas entre 10 000) y plantean un desafío en términos de salud pública ante la falta de información sobre la que basar su diagnóstico, pronóstico y tratamiento. En Andalucía, globalmente se estima que hay más de medio millón de personas afectadas de alguna enfermedad rara, cifra que asciende aproximadamente a 3 millones en el total del estado español, según datos del grupo de investigación malagueño.

28 de febrero, Día de las Enfermedades Raras

Con el nombre de PhenUMA (http://www.phenuma.uma.es/), esta herramienta recopila la información sobre las asociaciones entre genes y enfermedades conocidas presentes en las bases de datos. Estos datos se procesan mediante métodos de inteligencia artificial (bioinformáticos) para identificar, por ejemplo, grupos de genes asociados a un mismo proceso patológico y viceversa. La principal novedad de PhenUMA respecto a otros recursos previos es considerar en la comparación los síntomas asociados a cada enfermedad y así encontrar posibles coincidencias en sus bases moleculares. Los resultados más significativos se seleccionan en base a análisis estadísticos incorporados en la herramienta.

“El ser humano cuenta con más de 25 000 genes y no podemos probar la posible relación de todas las posibilidades con cierta enfermedad. Ante la ingente cantidad de información, tenemos que apoyarnos en herramientas bioinformáticas que la compilen, la organicen y, a poder ser, la procesen” destaca la responsable del grupo Francisca Sánchez Jiménez.

Gracias a esta innovación es posible reconocer qué enfermedades y genes están potencialmente relacionados al conjunto de síntomas detectados en un paciente (por ejemplo: ciertos problemas musculares, neurológicos o malformaciones). PhenUMA puede resultar útil para facultativos a la hora de tomar la decisión de solicitar pruebas diagnósticas. Además, la aplicación se utiliza para la investigación biomédica, pues permite visualizar de forma integrada las relaciones fenotípicas (síntomas) y funcionales entre genes para poder contextualizar mejor las futuras acciones sobre el proceso patológico. “La interfaz permite elegir el(os) gen, la(s) enfermedad(es) o el(os) síntoma(s) y asociarlos entre ellos según las búsquedas de interés para el usuario”, explica la Dra. Sánchez-Jiménez.

La herramienta se puede utilizar para cualquier patología, pero será especialmente útil en el caso de las enfermedades raras para las que hay pocos enfermos. Éstos suelen presentar cuadros clínicos específicos que podrían compartir características moleculares y sintomatología con otras patologías más frecuentes y mejor caracterizadas.

La aplicación se ha comenzado a utilizar ya en el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras CIBERER, al que pertenece el grupo de Sánchez. Asimismo, parte del trabajo previo al desarrollo de PhenUMA se ha publicado muy recientemente en la revista PloS ONE (titulado Global Analysis of the Human Pathophenotypic Similarity Gene Network Merges Disease Module Components). En este artículo se demuestra que las características clínicas asociadas a las alteraciones genéticas se correlacionan con las bases moleculares, y que análisis del tipo de los que realiza PheUMA permiten detectar nuevas relaciones que pasan desapercibidas por otros métodos.

Unidad malagueña del Ciberer

El grupo liderado por Francisca Sánchez Jiménez pertenece Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER: www.ciberer.es), una estructura nacional que persigue encontrar nuevos métodos diagnósticos y terapias para los pacientes de estas patologías que afectan a unos 3 millones de españoles. En concreto, los investigadores malagueños cuentan con una experiencia de 30 años en enfermedades inflamatorias y cáncer. Conjugan dos ámbitos: el experimental (bioquímica y biología molecular) y el bioinformático (modelado de redes y modelado molecular). De esta forma, estudian las alteraciones de rutas metabólicas celulares, especialmente las relacionadas con el metabolismo del nitrógeno, con las que se relacionan decenas de enfermedades raras.

Referencia bibliográfica: Francisca Sánchez Jiménez et al.: “Global Analysis of the Human Pathophenotypic Similarity Gene Network Merges Disease Module Components”. PLoS ONE.

Fecha Original: 27 de febrero de 2013
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Investigadores del Amherst College y la Universidad de Texas, en Austin, han descrito una nueva técnica que podría, algún día, revelar en mayor detalle que nunca antes, la composición y características del interior de la Tierra.

Solo hay un problema: la técnica depende de una quinta fuerza de la naturaleza (además de la gravedad, las fuerzas nucleares fuerte y débil, y el electromagnetismo), que aún no ha sido detectada, pero que algunos físicos de partículas piensan que existe. Los físicos conocen a esta fuerza como interacción espín-espín de largo alcance. De existir, esta nueva y exótica fuerza, conectaría la materia en la superficie de la Tierra con aquella a cientos, o incIuso miles, de kilómetros por debajo, en las profundidades del manto. En otras palabras, los bloques básicos de los átomos – electrones, protones y neutrones – separados por enormes distancias, “sentirían” la presencia de los demás. La forma en que interactúan estas partículas podría proporcionar nueva información sobre la composición y características del manto, que se conoce muy poco debido a su inaccesibilidad.

Corte de la Tierra

“Lo más gratificante y sorprendente de este proyecto es darnos cuenta de que la física de partículas realmente podía usarse para estudiar las profundidades terrestres”, dice Jung-Fu “Afu” Lin, profesor asociado en la Facultad Jackson de Geociencias de la Universidad de Texas en Austin, coautor del estudio que aparece en el ejemplar de esta semana de la revista Science.

Esta nueva fuerza podría ayudar a zanjar un dilema científico. Cuando los científicos de la Tierra han tratado de modelar cómo varían con la profundidad factores tales como la concentración de hierro, o las propiedades físicas y químicas – por ejemplo, usando el temblor de un terremoto cuando viaja a través de la Tierra, o mediante experimentos de laboratorio diseñados para imitar las intensas presiones y temperaturas de las profundidades terrestres – obtienen distintas respuestas. La quinta fuerza, suponiendo que exista, podría ayudar a reconciliar estas distintas pruebas contradictorias.

El manto de la Tierra es una gruesa capa geológica, entre la fina corteza exterior y en núcleo central, compuesta mayormente por minerales de hierro. Los átomos de estos minerales y las partículas subatómicas que forman los átomos tienen una propiedad que se conoce como espín. El espín puede verse como una flecha que apunta a una dirección concreta. Se cree que el campo magnético de la Tierra provoca que algunos electrones de los minerales del manto queden con su espín polarizado, lo que significa que las direcciones de sus espines no son completamente aleatorias, sino que tienen una orientación preferida. Estos electrones se conocen como geoelectrones.

El objetivo de este proyecto era ver si los científicos podrían usar la interacción propuesta, de espín-espín de largo alcance, para detectar la presencia de estos geoelectrones lejanos.

Los investigadores, dirigidos por Larry Hunter, profesor de física en el Amherst College, crearon primero un modelo de ordenador del interior de la Tierra, para cartografiar las densidades esperadas y direcciones del espín de los geoelectrones. El modelo se basa, en parte, en el conocimiento logrado gracias a los experimentos en el laboratorio de Lin, que miden el espín de los electrones en minerales a las altas presiones y temperaturas del interior de la Tierra. Este mapa dio a los investigadores pistas sobre la fuerza y orientación de las interacciones que podrían esperar detectar en la posición específica de su laboratorio, en Amherst, Massachusetts.

Segundo, los investigadores usaron un aparato especialmente diseñado para buscar interacciones entre los geoelectrones de las profundidades del manto y las partículas de la superficie terrestre. Los experimentos del equipo, básicamente, exploraron si los espines de los electrones, neutrones o protones de distintos laboratorios tenían una energía diferente, dependiendo de la dirección hacia la que apuntaban con respecto a la Tierra.

“Sabemos, por ejemplo, que un imán tiene una energía menor cuando está orientado en paralelo al campo geomagnético, y se alinea con esta dirección en particular – así es como funciona una brújula”, explica Hunter. “Nuestros experimentos eliminaron esta interacción magnética, y miraron si podría haber alguna otra interacción con nuestros espines experimentales. Una interpretación de esta “otra” interacción es que podría ser una interacción a larga distancia entre los espines de nuestro aparato y los espines de los electrones de la Tierra, que se han alineado gracias al campo geomagnético. Esta es la interacción espín-espín de largo alcance que estábamos buscando”.

Aunque el aparato no pudo detectar ninguna de estas interacciones, los investigadores al menos pudieron deducir que, de existir, deben ser increíblemente débiles – no más de una millonésima parte de la fuerza de la atracción gravitatoria entre las partículas. Esta es una información útil para los científicos, ahora que buscan formas de construir instrumentos aún más sensibles para buscar la esquiva quinta fuerza.

“Nadie había recapacitado antes sobre las posibles interacciones que podrían aparecer entre los electrones con espín polarizado de la Tierra y las medidas de precisión del espín realizadas en laboratorio”, dice Hunter.

“Si se descubren las interacciones espín-espín de largo alcance en futuros experimentos, los geocientíficos pueden usar tal información para comprender, de una manera fiable, la geoquímica y geofísica del interior del planeta”, señala Lin.

Fecha Original: 21 de febrero de 2013
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Una enana blanca es una estrella que ha consumido todo su hidrógeno y helio, y es demasiado fría para quemar carbono. Por esta razón, ha colapsado en un estado de gran densidad. Sin fuente de energía, brilla solo debido al calor residual, y a lo largo de miles de millones de años seguirá enfriándose hasta convertirse en una enana negra, si permanece sin perturbaciones.

Supernova de Tycho Crédito: Chandra

Límites a la evolución estelar

En 1935 el astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar, demostró que una estrella no formaría una enana blanca si su masa era mayor de 1,44 veces la masa del Sol, debido a que la temperatura del núcleo sería suficiente para iniciar la fusión de carbono. Si la masa de una estrella aumentaba más allá de este “límite de Chandrasekhar” de 1,44 masas solares después de haber colapsado para formar la enana blanca, la estrella menguaría aún más. La pérdida de energía potencial gravitatoria provoca un aumento de temperatura, y se inicia un proceso de fusión desbocada, creando una enorme explosión termonuclear que destroza la estrella en segundos.

Debido a que las supernovas de Tipo Ia casi siempre se forman mediante la explosión termonuclear de un objeto con, aproximadamente, la misma masa, casi siempre tienen el mismo brillo. Las observaciones de supernovas lejanas de Tipo Ia demostraron que la expansión del universo estaba acelerando, un descubrimiento que fue galardonado con el premio Nobel de Física en 2011. Sin embargo, recientemente ha habido un pequeño número de observaciones problemáticas de supernovas de Tipo Ia más cercanas, las cuales son anormalmente brillantes, y parecen haberse formado por la detonación de una enana blanca muy por encima del límite de Chandrasekhar. La ausencia de un modelo satisfactorio para cómo podrían producirse estas supernovas ha puesto en cuestión el uso de las supernovas de Tipo Ia como candelas estándar para observar galaxias lejanas.

Tamaño XL

En la nueva investigación, Upasana Das y Banibrata Mukhopadhyay del Instituto Indio de Ciencia, en Bangalore, sugieren que estas enanas blancas “super-Chandrasekhar” podrían aparecer en campos magnéticos muy potentes. Tales campos, según su razonamiento, podrían estabilizar una enana blanca de masa de hasta 2,58 masas solares mediante un proceso conocido como cuantización de Landau. Esto aumentaría la resistencia del remanente estelar al colapso gravitatorio, permitiéndole continuar acretando masa hasta que alcance un límite superior. En este punto detonaría con una fuerza mayor de la que sería posible en otro caso.

Pero, ¿cómo podría generarse tal campo? Das y sus colegas señalan que pueden detectarse campos magnéticos de 10⁷–10⁸ G en, aproximadamente, el 25% de las enanas blancas que acretan materia. Si colapsa una de dichas estrellas, el flujo magnético se conserva, aunque el radio se ve reducido drásticamente. Los campos magnéticos, por tanto, se vuelven órdenes de magnitud más potentes.

Mukhodpadhyay piensa ahora que el equipo debe centrarse en observar una muestra mayor de enanas blancas muy magnetizadas, con la esperanza de observar un pico en el campo cuando una colapse. “Empiezas observando una enana blanca con un campo de 10⁹ G”, dice Mukhopadhyay. “Posteriormente, debería pasar por una fase intermedia, en la que el campo aumenta a 10¹¹ G – una que aún no hemos observado”. Sin embargo, advierte que un incremento en el campo podría no ser detectable si dicho campo se produce debido a la materia en acreción sobre la enana blanca.

Un aumento impresionante

Mukhopadhyay cree que es demasiado pronto para decir si el modelo tiene implicaciones directas para la tasa de expansión del universo. No obstante, sí dijo a physicsworld.com que “la existencia de una enana blanca super-Chandrasekhar es un gran cambio de paradigma en nuestra comprensión de las enanas blancas, varios de los resultados relacionados tendrían que examinarse bajo esta luz”.

Jeffrey Silverman, astrofísico de la Universidad de Texas, en Austin, dice que el artículo presenta “un incremento bastante impresionante en la masa máxima para las enanas blancas, lo que, como señala, encaja con algunas de las últimas observaciones – o, al menos, nos acerca a ellas”. Sin embargo, es más escéptico respecto a las afirmaciones de los investigadores sobre el cambio de paradigma: “Hemos visto muy pocos de estos objetos super-Chandrasekhar. Son raros, prácticamente indistinguibles de las supernovas de Tipo Ia, mucho más comunes, que usamos en cosmología. Es muy improbable que nuestros cálculos de la historia del universo tengan muchos, si es que hay alguno, de estos objetos contaminándolos”.

La investigación se publica en la revista Physical Review Letters.

Autor: Tim Wogan
Fecha Original: 12 de febrero de 2013
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