Cuásars, lentes gravitacionales y la expansión del Universo.

Utilizando cinco galaxias como lentes gravitacionales gigantes, observadas con el telescopio espacial Hubble y otros telescopios, un equipo internacional de científicos de la colaboración H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring), dirigido por Sherry Suyu, ha medido la rapidez con la que el Universo se está expandiendo.
La medida de las distancias de objetos lejanos en el Universo ha proporcionado dos grandes descubrimientos: la expansión del Universo y la existencia de la materia y energía oscuras que están acelerando la expansión. La velocidad de expansión del Universo se calcula a partir de la observación del movimiento de las galaxias lejanas, éstas se alejan unas de otras a una velocidad que está relacionada con la distancia a la que se encuentran a través de una constante que se denomina “Constante de Hubble”
Para determinar la constante de Hubble se han utilizado históricamente diversos métodos, como la observación de grandes cúmulos de galaxias o el análisis del fondo cómico de microondas. Ahora, los investigadores de “Holicow” ha utilizado un método que utiliza tres componentes básicos situados en línea: Un cuásar remoto, una galaxia en medio y la Tierra como punto de observación.
Un cuásar es un objeto muy lejano y energético, que algunos sugieren que están en el centro de galaxias activas. Dada su extraordinaria emisión de energía pueden ser observados a distancias muy grandes lo que permite utilizarlos para el cálculo de la constante de Hubble y la determinación de la edad del Universo. En ocasiones, la luz de un cuásar encuentra, en su camino hacia la Tierra, a una galaxia que curva la trayectoria de los rayos de luz con su gravedad concentrándolos hacia nosotros como una enorme lente. Dado que la lente es irregular, la imagen que se observa desde la Tierra aparece distorsionada de diversas formas dependiendo de la situación y las formas de la galaxia intermedia.
Los investigadores han observado cinco sistemas de este tipo: B1608+656, RXJ1131−1231, HE 0435−1223,WFI2033−4723 y HE 1104−1805.
El sistema HE 0435 proporciona cuatro imágenes de un cuásar lejano. Cada imagen es del mismo objeto, pero su luz ha llegado hasta nosotros por caminos diferentes. El tiempo de llegada de cada imagen depende de dos factores: la distancia del cuásar y del retraso gravitatorio de la lente. Los investigadores han utilizado los datos de los distintos caminos y tiempos de retraso de las imágenes para determinar la constante de Hubble. La observación de estos sistemas durante más de 13 años y el empleo de sofisticados modelos informáticos ha permitido determinar la constante de Hubble con una precisión de 3,8%.
El valor está en acuerdo con el obtenido por otro método, que utiliza estrellas variables cefeidas y supenovas, pero difiere del obtenido con el satélite Planck basado en la radiación de fondo de microondas. “Estas discrepancias pueden apuntar hacia una física que excede los conocimientos actuales” – dice Suyu.

Referencia: Suyu et al. H0LiCOW I. H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring: Program Overview MNRAS 000, 1–15 (2016) https://www.spacetelescope.org/static/archives/releases/science_papers/heic1702a.pdf

Algunas bacterias infecciosas regulan nuestro apetito para su beneficio.

Cuando caemos enfermos por una infección, todos experimentamos una serie de síntomas comunes bastante típicos. Estos incluyen anorexia, o pérdida del apetito, fiebre, problemas de sueño e inhibición de las interacciones sociales. Estos síntomas generan un comportamiento típico de la situación de enfermedad, el cual se cree es beneficioso para superarla.
Actuar sobre estos comportamientos y modificarlos puede afectar a la gravedad de la enfermedad. De hecho, experimentos realizados con animales de laboratorio infectados con la bacteria Lysteria monocytogenes indican que si se alimenta forzosamente a los animales infectados estos sobreviven peor a la infección. Sin embargo, en el caso de infecciones víricas, al contrario, una buena alimentación parece ser necesaria para superar más rápidamente la infección.
Los mecanismos fisiológicos por los que la falta de apetito se desarrolla durante una infección no son conocidos completamente, como tampoco se conoce bien si esta respuesta fisiológica es una respuesta autónoma del organismo, o si es en parte controlada por los propios microorganismos infecciosos. Por ejemplo, en algunos casos una mala nutrición podría ser beneficiosa para una bacteria determinada al debilitar de este modo nuestras defensas. Al contrario, en otros casos una buena nutrición podría beneficiar al microrganismo al proporcionarle nutrientes necesarios y aumentar la capacidad de diseminación a otros organismos en las heces. ¿Cuál de las dos posibilidades es más probable?
Ahora, investigadores del Instituto Salk, en la Jolla, California, estudian el efecto de la nutrición de animales de laboratorio sobre la virulencia y transmisión de la bacteria Salmonella typhimurium, causante de fiebres tifoideas. Los investigadores encuentran que, en este caso, la bacteria manipula el apetito del hospedador al que infecta de modo que beneficia su transmisión a otro hospedador. Este comportamiento del microrganismo resulta paradójicamente, también beneficioso para su hospedador (1).

Referencia (1). Rao et al., Pathogen-Mediated Inhibition of Anorexia Promotes Host Survival and Transmission, Cell (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.01.006.

Conocer los meteoritos para desviar los asteroides

Todos los días chocan contra la Tierra multitud de cuerpos de diverso tamaño procedentes del espacio exterior. Lo normal es que no pasen de unos pocos miligramos y, a lo sumo, nos ofrezcan el bonito espectáculo de una estrella fugaz. Algunos, alrededor de medio centenar, tienen dimensiones superiores a los 10 cm y, varias veces al año, nos visitan objetos de más de dos metros de diámetro. Otros más grandes son más escasos, para suerte nuestra. Sin embargo, son estos últimos los que hay que evitar como bien nos demuestra la historia de los dinosaurios.
El evento de gran calibre más reciente de nuestra historia sucedió el 15 de febrero de 2013. Aquel día, un pequeño asteroide de 18 metros de diámetro se adentró en la atmósfera a 68.000 km/h y estalló sobre la región rusa de Cheliábinsk. El meteoroide surcó el firmamento como una gran bola de fuego y estalló a 20.000 metros de altura con una potencia de 500 kilotones, 30 veces más que la bomba de Hiroshima. La explosión desintegró el asteroide en miles de pedazos de los que se han recogido entre 4.000 y 6.000 kilogramos, incluido un fragmento de unos 650 kilogramos. A pesar de la altitud a la que se produjo la explosión, las ondas de choque liberadas produjeron daños en muchos edificios e hirieron a 1500 personas.

El acontecimiento de Cheliábinsk corroboró lo que otros acontecimientos anteriores habían demostrado. Que la energía liberada durante el choque suele ser mayor en el aire, que durante el impacto contra el suelo, cuando éste ocurre. Conocer, pues, las características físicas de los meteoritos es fundamental para estudiar la forma de evitar un choque que en el futuro pueda poner en peligro a la humanidad.

Investigadores del CSIC y de la ESA han estudiado los restos del meteorito de Cheliábinsk y han determinado las características físicas del meteorito como la resistencia a la fractura, la dureza o la recuperación elástica. Estos parámetros son claves para caracterizar los distintos tipos de meteoroides que pueden amenazar a la Tierra en el futuro y diseñar eventuales misiones espaciales que permitan desviarlos con éxito antes de que impacten contra nuestro planeta.

Referencias:

Carles E. Moyano-Cambero, Eva Pellicer, Josep M. Trigo-Rodríguez1, Iwan P. Williams, Jürgen Blum,
Patrick Michel, Michael Küppers, Marina Martínez-Jiménez, Ivan Lloro, Jordi Sort. Nanoindenting the
Chelyabinsk meteorite to learn about impact effects in asteroids. The Astrophysical Journal.
DOI:10.3847/1538-4357/835/2/157.

Más viento y lluvia por el cambio climático

El año 2016 ha sido el más caluroso de la historia, desde que se recopilan datos de temperatura anual y 16 de los 17 años más calurosos lo han sido en el siglo XXI, el restante es 1998. Aunque la temperatura sube muy lentamente de año en año, el aumento se puede medir, y a escala geológica eso quiere decir que es muy rápido.
Dos estudios recientes vienen a añadir nuevas preocupaciones sobre las consecuencias del calentamiento global. El primero, publicado en la revista Nature Communications, ha sido realizado por investigadores de la Universidad de Houston, Texas, USA, del Instituto Caltech de California, y de la Universidad de Tecnología electrónica en Guilin, China. En este estudio los investigadores analizan las tendencias del ciclo de la energía atmosférica de Lorenz utilizando dos conjuntos de datos recopilados por satélite desde 1973 a 2013. Uno de los conjuntos de datos es estadounidense y el otro es europeo.
Los investigadores analizan el ciclo de la energía de Lorenz, que describe cómo la energía potencial de la atmósfera se convierte en energía cinética. Es esta transformación de energía potencial en cinética la que origina los vientos, oleajes, y también participa en la generación de tormentas. Los estudios permiten concluir que la eficiencia de transformación de energía potencial en energía cinética aumenta con el calentamiento global, lo que indica que es de esperar que se produzcan mayores tormentas, vientos y temporales en el futuro.
El segundo estudio, publicado en la revista Proceedings, analiza la probabilidad de que se produzcan inundaciones catastróficas debido al calentamiento global. Ha sido realizado por investigadores de los departamentos de ciencias atmosféricas y oceánicas de las Universidades de California y Wisconsin.
Los investigadores utilizan modelos de predicción del calentamiento global para estimar las probabilidades de que se produzcan precipitaciones de una determinada intensidad. Obviamente, la probabilidad de que se produzcan precipitaciones de baja intensidad es elevada en casi cualquier zona del planeta, pero esta probabilidad disminuye conforme aumenta la intensidad de la precipitación. En otras palabras, siempre pueden caer unas gotas, pero es muy improbable que se produzca una inundación.
Los estudios indican, sin embargo, que la probabilidad de eventos de precipitación de intensidades superiores a las recogidas históricamente hasta ahora va a aumentar con el calentamiento global. Esto quiere decir no solo que va a ser más probable que esos eventos intensos se produzcan, sino que va a ser también más probable que sean aún mayores de lo experimentado hasta ahora (2).

Referencias: Yefeng Pan et al. (2017). Earth’s changing global atmospheric energy cycle in response to climate change. NATURE COMMUNICATIONS 8:14367. http://www.nature.com/articles/ncomms14367
J. David Neelina et al (2017). Global warming precipitation accumulation increases above the current-climate cutoff scale. http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1615333114