De la Tierra al Sol y el tamaño del Universo.

Un artículo publicado en Nature Physics y firmado por investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid nos sirve de base para iniciar un recorrido histórico para medir el tamaño del Universo partiendo de la distancia que separa a la Tierra y del Sol. El artículo comienza su andadura con Eratóstenes de Cirene, un sabio griego que midió la circunferencia de la Tierra apoyándose en sus conocimientos de geometría y en la dirección de los rayos del Sol durante el solsticio de verano en las ciudades de Siena y Alejandría.
Continuamos el recorrido histórico con Aristarco de Samos ((310-230 a. C.) quien, observando el ángulo formado por la Tierra, la Luna y el Sol, cuando la Luna está en Cuarto Creciente, estimó la distancia que nos separa del del Astro Rey en función de la distancia entre la Tierra y nuestro satélite. Se equivocó bastante, porque las medidas no eran buenas, pero el método era ingenioso y correcto.
En el siglo XVII, Johannes Kepler estableció sus leyes astronómicas y, posteriormente, Christiaan Huygens, gracias a unas mediciones precisas de la distancia angular entre Venus y el Sol, y suponiendo que el tamaño de Venus era igual al de nuestro planeta, obtuvo la primera medida de la distancia entre la Tierra y el Sol (157 millones de Km). Esta medida fue mejorándose sucesivamente gracias a los trabajos de Cassini, Richer y, sobretodo, Halley, quien propuso un método más preciso obtenido a partir de las observaciones de los tránsitos de Venus desde dos emplazamientos distintos. Así se obtuvo la distancia entre la Tierra y el Sol (149,6 millones de Km), un valor que se utilizó como unidad de medida y se conoce como “unidad astronómica” (ua).
Conociendo la medida de la unidad astronómica, Friedrich Bessel (1784-1846) logró cuantificar la distancia que nos separa de la estrella 61 CYgni. Para lograrlo, utilizó el método del paralaje, basado en observar la posición de la estrella respecto al fondo de estrellas fijas cuando la Tierra se encuentra en puntos opuestos de su órbita. La distancia obtenida fue de 206.264,8 ua.
Bessel propuso utilizar la distancia recorrida por la luz en un año, el año-luz”, como unidad de medida para cuantificar las distancias estelares. 61 Cigni está a 10,3 años-luz.
El descubrimiento de las estrellas variables cefeidas, cuyo brillo intrínseco depende del periodo de variación de su luz, permitió calcular la distancia hasta las galaxias más cercanas.
Posteriormente se descubrió que ciertos tipos de supernovas, formadas cuando una enana blanca roba materia a una gigante roja, estallan al alcanzar las 1,4 masas solares con una intensidad muy concreta. Su observación permitió medir la distancia a galaxias situadas a centenares de millones de años luz.
Por último, Edwin Hubble descubrió que la luz de las galaxias está más enrojecida cuanto más lejos se encuentran de nosotros, un desplazamiento al rojo que permite calcular su distancia. Así, observando el espectro de la luz procedente de galaxias muy lejanas, se ha podido determinar la distancia que nos separa de objetos situados más allá de los 1000 millones de años-luz y determinar la edad del Universo.
Con estos datos se ha estimado que el Universo visible se puede considerar como una esfera, con la Tierra en el centro, cuyo diámetro es de unos 93.000 millones de años-luz.

Referencia:
Luque, B., Ballesteros, F.J. “To the Sun and beyond”: Nat. Phys. 15, 1302 (2019) doi:10.1038/s41567-019-0685-3

Cosméticos y dermatitis

La incidencia de las enfermedades alérgicas sigue aumentando en los países desarrollados. Una de estas enfermedades es la dermatitis de contacto que, como su nombre indica, genera una inflamación de la piel cuando esta entra en contacto con algunas sustancias.
Las alergias en general son debidas a la pérdida de tolerancia frente a sustancias que no suponen en realidad una amenaza para el organismo. Por ejemplo, los granos de polen o la caspa de gato o de perro no suponen una amenaza infecciosa o parasitaria y, sin embargo, el sistema inmunitario de algunas personas puede reaccionar frente a estas sustancias como si fueran peligrosas para la integridad del organismo. Esta reacción desencadena un ataque del sistema inmunitario que causa los síntomas y problemas de la enfermedad alérgica de que se trate, entre las que se encuentran enfermedades como el asma o la urticaria.
La dermatitis de contacto es otra enfermedad alérgica cuya incidencia se ha visto también aumentada en los últimos tiempos. Desde el inicio de la revolución industrial se han incrementado de manera significativa la cantidad de sustancias extraídas de las plantas o sintetizadas por métodos químicos con las que hemos entrado en contacto en nuestra vida diaria, pero con las cuales nuestro sistema inmunitario no se ha encontrado a lo largo de su evolución. Ciertas de esas sustancias no son toleradas por el sistema inmunitario de algunas personas que entran en contacto con ellas. Es más, algunas de ellas se encuentran formando parte como componentes de cremas o cosméticos e incluso de preparaciones farmacológicas de uso tópico (administradas por la piel).
Lo que se conoce sobre las reacciones alérgicas es que estas se producen frente a sustancias que son o que contienen proteínas. El polen, los alimentos, o incluso los metales pesados, contiene proteínas extrañas o bien las pueden modificar de manera a hacerlas extrañas para el organismo. Es lo que sucede, por ejemplo, con la alergia al níquel, que se une a nuestras propias proteínas y las modifica.
Sin embargo, las alergias a las sustancias contenidas en cremas y cosméticos en general, o en las cremas farmacológicas de uso tópico, no son proteínas. Esto implica que los mecanismos celulares y moleculares por los que causan alergia no pueden ser los mismos que los involucrados en las reacciones alérgicas frente a las sustancias de naturaleza proteica. Investigadores de varias universidades estadounidenses y australianas descubren ahora este mecanismo, que tiene que ver con una forma particular de defensa de la piel frente a los microrganismos que pueden penetrarla a través de roces o heridas. En el programa damos los detalles de este descubrimiento y cómo este puede afectar de manera importante al desarrollo de nuevas cremas y cosméticos hipoalergénicos.

Sarah Nicolai et al.Human T cell response to CD1a and contact dermatitis allergens in botanical extracts and comercial skin care products. Sci. Immunol. 5, eaax5430 (2020).

¿Quieres retroceder en el tiempo? Corre una maratón.

Una investigación publicada en el Journal of the American College of Cardiology sugiere que correr un maratón por primera vez podría tener varios beneficios para la salud.
El equipo de investigadores reunió a 138 personas, mayores de 37 años, y por lo tanto susceptibles de empezar a sufrir presión arterial alta y endurecimiento de las arterias debido a la edad, y les propuso llevar a cabo un entrenamiento a lo largo de varios meses con el objetivo de participar, por primera vez, en la maratón de Londres. Al mismo tiempo que los voluntarios se preparaban para la gran carrera, los investigadores llevaban a cabo un seguimiento del estado físico para comprobar los efectos del ejercicio en la salud cardiovascular de los participantes.
Los corredores tenían más de 37 años y el 49% eran hombres. Antes de comenzar los entrenamientos, los investigadores llevaron a cabo mediciones de la presión arterial y de rigidez aórtica de los participantes mediante resonancia magnética cardiovascular. Con estos datos calcularon la “edad aórtica biológica” a partir de la relación entre la edad del participante y la rigidez en tres niveles de la aorta.
Se recomendó a todos los participantes que siguieran el “plan de entrenamiento para principiantes” consistente en realizar tres carreras por semana que fueron aumentando de dificultad durante un período de 17 semanas antes del maratón.
Cumplido el plazo de entrenamiento, las personas incluidas en el estudio corrieron la maratón con un tiempo promedio de 5,4 horas las mujeres y 4,5 horas los hombres. En comparación con los datos de entrenamiento y los tiempos de finalización del maratón de 27,000 corredores, estos tiempos fueron consistentes con un programa de entrenamiento de 10 a 20 km por semana.
Una vez terminada la carrera, los investigadores volvieron a tomar muestras y medidas estado de salud cardiovascular de los corredores. Comparando los resultados de los análisis antes del comienzo de los entrenamientos con los obtenidos después de la carrera, los investigadores comprobaron que los corredores habían experimentado reducciones importantes en la presión arterial y en la rigidez aórtica. La mejora fue equivalente a un rejuvenecimiento de cuatro años en la edad vascular.
Por supuesto, la causa fundamental de la mejora no fue el hecho de haber corrido la maratón sino todo el proceso de entrenamientos encaminados a conseguir el objetivo. Lo que queda claro, dicen los investigadores, es que el ejercicio físico constante puede proporcionar mejoras notables en la salud cardiovascular en tan solo seis meses.

Referencia:
“Want to turn back time? Try running a marathon”: https://www.acc.org/about-acc/press-releases/2020/01/06/13/49/want-to-turn-back-time-try-running-a-marathon American College of Cardiology

Origen de agujeros negros grandes y pequeños.

El origen de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias más grandes no es todavía conocido. Estos agujeros negros podrían provenir de la acumulación de masa en el centro de una galaxia a medida que esta evoluciona. Otra alternativa es que estos agujeros negros se formen por procesos de colisión entre galaxias más pequeñas que originarían las galaxias mayores a lo largo del tiempo.
Para intentar dirimir entre esas posibilidades y avanzar en la comprensión de los agujeros negros supermasivos, un grupo de astrónomos han analizado la presencia de agujeros negros en galaxias enanas, localizadas a una distancia de mil millones de años-luz de la Tierra o menos.
Estas galaxias enanas poseen una masa solo de alrededor del 1% de la masa de nuestra galaxia. A pesar de ello, pueden contener agujeros negros relativamente grandes en su interior, de una media de 400.000 masas solares.
El equipo de astrónomos, dirigido por Amy Reines, de la Universidad del estado de Montana, utilizó los radiotelescopios del Karl G Jansky Very Large Array para realizar sus observaciones. Este radio observatorio esta formado por una disposición de 27 antenas parabólicas de 25 metros de diámetro cada una, que se encuentra en el estado de Nuevo México, en USA.
Los científicos decidieron analizar una serie de 111 galaxias enanas ya catalogadas en el Sloan Atlas para intentar identificar en ellas la radiación característica que podría provenir de la actividad gravitacional de un agujero negro. Estas galaxias eran de una masa similar a la de la Gran Nube de Magallanes, una galaxia pequeña que orbita nuestra vía láctea, y contenían unos tres mil millones de estrellas.
Los científicos descubren que 13 de esas 111 galaxias muestran evidencia convincente de que poseen un agujero negro en su interior. Sin embargo, en seis de ellas el agujero negro no se encuentra en su centro, sino el algún lugar de la periferia.
Esto es una indicación de que el agujero negro no se ha formado de forma independiente en esas galaxias, sino que proviene de un evento de colisión entre dos de ellas. Esto indica a su vez que muchas galaxias pequeñas se fusionan unas con otras para originar galaxias mayores.
Los científicos pretenden ahora explorar nuevas galaxias enanas y buscar la presencia de agujeros negros lejos de su centro, lo que podrá ayudar a determinar la frecuencia de las colisiones entre las galaxias enanas que pueden ayudar a explicar la presencia de las galaxias mayores.
Pero la noticia producida en 2019 que tal vez genere un gran descubrimiento astrofísico en 2020 es la hipótesis de que el supuesto planeta 9, cuya existencia se propuso en 2016, puede ser un agujero negro primordial. En el audio damos más detalles sobre las posibles implicaciones de confirmarse esta interesante posibilidad.

Referencia:
Amy Reines. Astrophysical Journal.