¿Puede este experimento identificar la materia oscura?

“La cuestión principal que queremos abordar”, dice Gianfranco Bertone a PhysOrg.com, “es qué es la materia oscura”.

Bertone es un científico del Instituto de Astrofísica de París, que trabaja en la comprensión de la materia oscura, la cual conforma la mayor parte de la materia del universo. Él y sus colegas, David Cerdeño del Instituto de Física Teórica en Madrid y Juan Collar y Brian Odom de la Universidad de Chicago, han estudiado cómo combinar los datos de distintos experimentos para obtener restricciones más estrictas sobre las partículas de materia oscura, y, con suerte, identificarlas.

Cámara de burbujas

Su trabajo se ha publicado en Physical Review Letters en un artículo titulado “Identification of Weakly Interacting Massive Particles Through a Combined Measurement of Axial and Scalar Couplings (Identificación de Partículas Masivas de Interacción Débil a través de medidas combinadas de acoplamientos escalares y axiales)”.

“Muchos experimentos y observaciones apuntan a la existencia de alguna forma de materia que es distinta de la materia común que forma las estrellas, planetas e incluso a la gente”, explica Bertone. Dado que la materia oscura es tan predominante en el universo, muchos científicos están interesados en una mejor comprensión de su papel en la física fundamental, así como en la formación del universo. “Hay esfuerzo por clarificar la naturaleza de la materia oscura”.

Bertone explica que existen tres aproximaciones principales a la detección de partículas de materia oscura, las cuales probablemente son partículas masivas de interacción débil (WIMPs). La primera, comenta, son métodos en tierra usando aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones que se espera que entre en funcionamiento el año próximo en el CERN. “Los científicos esperan encontrar partículas en los aceleradores que pudieran ser parecidas a la materia oscura encontrada en el resto del universo”.

El siguiente método de detección es uno de observación indirecta. Observando el espacio, dice Bertone, los científicos “buscan alguna señal debida a la interacción de las partículas entre ellas”.

La estrategia expuesta en el artículo pertenece a la tercera aproximación, que es construir un gran detector y esperar a que una partícula de materia oscura interactúe con la materia común. “Para mostrar la potencia de esta técnica, nos centramos en un experimento llamado COUPP”, dice Bertone. “Es una cámara de burbujas, muy similar a las que se han usado en otros campos”.

Explica que cuando las partículas de materia oscura entran en la cámara, ésta libera una diminuta cantidad de energía, y es visible en forma de burbujas. “En caso de detección positiva, la idea es cambiar el líquido diana de la cámara de burbujas y repetir el experimento. Mediríamos la razón entre los dos objetivos distintos y cruzando los resultados podríamos obtener las propiedades de las partículas de materia oscura con mayor precisión”.

Existen problemas tecnológicos con esta configuración, admite Bertone. “Si manejas la cámara de burbujas a nivel del suelo, tienes un número descomunal de burbujas, dado que muchas partículas entran e interactúan con el núcleo”. Para reducir este “fondo” de materia común, Bertone dice que la cámara de burbujas debe colocarse profundamente bajo tierra.

“El grupo de Juan Collar ha construido un prototipo en el Fermilab de Chicago, que aún está en sus fases iniciales y bajo desarrollo”, explica Bertone. Apunta que la principal ventaja del detectar de la cámara de burbujas es que puede funcionar a temperatura ambiente. “La mayor parte del tiempo, cuando buscamos diminutas señales, es necesario hacerlo a muy bajas temperaturas. Ser capaces de hacer esto a temperatura ambiente hace las cosas más fáciles y baratas”.

Bertone dice que el plan para “escalar” la cámara prototipo en Chicago está avanzando, junto con otros experimentos de materia oscura que se intentan a lo largo del mundo. La técnica que han propuesto, sin embargo, puede aplicarse a cualquier experimento, y puede incluso usarse para combinar datos de distintos experimentos. “Vivimos momentos de entusiasmo”, continúa. “Estoy ansioso por ver los resultados de todos los experimentos de materia oscura. Realmente podríamos estar cerca de descubrir nuevas cosas”.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 22 de octubre de 2007
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Nueva luz sobre la estructura ósea

Los investigadores han descubierto que la estructura de los huesos humanos es enormemente diferente a la que previamente se creía – los hallazgos tendrían implicaciones en cómo se tratan algunos desórdenes debilitantes de los huesos.

Investigadores de la Universidad de Cambridge, la Fundación Salud Animal en Newmarket, y el Instituto Federal BAM de Investigación y Prueba de Materiales en Berlín, han descubierto que las características de dureza y rigidez de los huesos son predominantemente debidas a la presencia de azúcares especializados, no proteínas, como se creía anteriormente. Sus hallazgos podrían tener impactos radicales en los tratamientos para la osteoporosis y otros desórdenes óseos.

Científicos han mantenido durante mucho tiempo la opinión de que el colágeno y otras proteínas eran la llave molecular responsable de estabilizar la estructura ósea normal. Esta creencia ha sido la base de algunas de las medicaciones actuales para los desórdenes óseos y la sustitución del material óseo. Del mismo modo, los investigadores prestan poca atención al rol de los azúcares (carbohidratos) en el complejo proceso del crecimiento óseo.

Para esta investigación, financiada por el Consejo de Investigaciones Científicas Biológicas y Biotecnológicas (BBSRC), los equipos del Reino Unido y Berlín estudiaron la mineralización en huesos de caballo usando una herramienta de análisis conocida como resonancia nuclear magnética (RNM).

Encontraron que los azúcares, particularmente proteoglicanos (PGs) y glicosaminoglicanos (GAGs), parecen jugar un papel tan importante como el de las proteínas en el control de la mineralización ósea – el proceso por el cual los huesos de reciente formación son endurecidos con minerales como el fosfato de calcio.

La osteoporosis es una enfermedad crónica y generalizada en la que la formación mineral está perturbada, llevando a unos huesos frágiles, dolor, y el incremento de las fracturas. La osteoartritis, un distintivo de que el cartílago articular y el GAG están disminuidos, también viene acompañada por una anormal mineralización ósea.

Osteoartritis

Estas dos enfermedades pueden ser debilitantes, con frecuencia incapacitantes, para las personas mayores – un problema que no hará más que aumentar con la edad de la población. Entre la juventud, especialmente mujeres y hombres deportistas, las lesiones de huesos y articulaciones demuestran que son las menos tratadas y además los únicos que muy probablemente desarrollen las aflicciones (tales como la osteoartritis) más tarde en su vida.

El Dr. David Reid, del Grupo Duer, del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, quien desempeñó un papel importante en la investigación, dijo, “Creemos que nuestros hallazgos cambiarán algunas de las ideas preconcebidas fundamentales de la biología ósea. A un nivel práctico revelan novedosos objetivos para el descubrimiento de fármacos para los huesos y las articulaciones, nuevos biomarcadores para el diagnóstico, y nuevas estrategias para desarrollar la síntesis de materiales que podrían usarse en ortopedia”.

“También reforzarían la base lógica de la actual popularidad de los remedios para el dolor óseo y articular sin receta médica, tales como las glucosaminas y condroitín, que están basados en moléculas de azúcar GAG”.


Fecha Original: 16 de octubre de 2007
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Nanocables que generan su propia electricidad

El diseño de nanoestructuras coaxiales genera células solares potentes y estables.

Las nanoestructuras y los materiales nanoestructurados son de un interés clave para algunos diseñadores de células solares, porque proporcionan materiales de próxima generación para los paneles solares comerciales como energía a dispositivos nanoeléctricos. En un salto adelante en la tecnología de energía nanométrica, los investigadores de la Universidad de Harvard han construido un nanocable en capas de silicio coaxial que puede absorber directamente la luz y convertirla en electricidad, así como dar energía a un dispositivo nanoelectrónico.

Uso de nanocables coaxiales en un dispositivo fotovoltaico, las capas exteriores están grabadas para exponer el núcleo p, donde se fijan los contactos de emtal mediante patrones litográficos

Una aproximación estándar a la fabricación de células solares de silicio amorfo implica el ensamblaje de diodos “p-i-n”, en el cual el silicio intrínseco, o sin dopar, está entre dos capas de materiales de tipo p y de tipo n, los cuales acomodan a los portadores de carga positiva y negativa, respectivamente. Las capas configuran un campo eléctrico entre el lado p y el lado n, con el componente intrínseco actuando como resistencia. La luz genera electrones y huecos en la región intrínseca; los huecos y los electrones se separan entonces en las capas p y n.

Los investigadores de Harvard, liderados por el profesor de química Charles M. Lieber, usaron diodos p-i-n y los redujeron a nanoescala creando un nanocable coaxial en capas (Nature 2007, 449, 885). Primero, crearon un núcleo de silicio dopado con B2H6 como material de tipo p. Entonces añadieron silicio puro como capa intrínseca, seguido de una tercera capa de silicio con el dopante n, PH3. Finalmente, cubrieron el cable con SiO2 como máscara protectora.

Aunque el núcleo de tipo p es un cristal único, las otras capas son todas nanocristalinas. Las estructuras nanocristalinas parecen ser la clave para la absorción de cinco a diez veces más luz que un cable compuesto por materiales de cristal único, dice Lieber.

Otras aproximaciones nanotecnológicas a las células solares han sido obstaculizadas por la necesidad de aditivos, los cuales a menudo se volvían inestables. Por ejemplo, los nanocables de ZnO deben ser cubiertos con moléculas colorantes para cosechar luz, o los nanocristales de CdSe que deben doblarse con polímeros conductores. Además, la eficiencia a la cual los fotones solares son convertidos en electricidad por las células solares nanoestructuradas está rondando el 2%, mientras que las actuales células solares comerciales de silicio tienen entre un 12 y un 18%. Aunque los nanocables coaxiales no mostraron un gran aumento en la eficiencia comparado con los dispositivos nanométricos anteriores, con un rango entre el 2,3 al 3,4%, sí mostraron una mayor estabilidad, especialmente bajo luz intensa de hasta 8000 W/m2, u 8 soles equivalentes. Variando el grosor de la capa intrínseca se puede ajustar la eficiencia, dice Lieber. Los dispositivos de nanocable coaxial también producen densidades de corriente comparables a las de las células solares comerciales de silicio.

Un nanocable coaxial tiene un núcleo de tipo p de cristal único (rosa) rodeado por capas de intrínseco nanocristalino (amarillo) y de tipo n (azul) y recubierto con SiO2 (verde), tal y como se muestra en este micrográfico en color artificial

Lo más importante es que el grupo fue capaz de conectar el nanocable a un dispositivo nanoelectrónico, un sensor de pH fabricado modificando un nanocable de óxido de silicio con 3-aminopropiltrietoxisilano (C&EN, Aug. 20, 2001, page 34). Bajo 8 soles equivalentes, el nanocable fotovoltaico dio energía con éxito al sensor de pH, el cual mostró cambios reversible en voltaje conforme variaba la solución del pH.

El trabajo “fusiona una idea antigua de la conversión energía solar-energía eléctrica con la síntesis de nanocables y métodos de manipulación, y abre nuevas posibilidades tecnológicas en el desarrollo de células solares y fuentes de energía para los dispositivos nanoelectrónicos integrados”, dice Eray Aydil, profesor de ingeniería química y ciencias de los materiales en la Universidad de Minnesota. “No hay duda de que es un avance significativo”.

Phaedon Avouris, director de ciencia y tecnología a escala nanométrica en IBM está de acuerdo. Apunta en particular que otras aproximaciones a nanoescala para dar energía a la nanoelectrónica producen electricidad sólo en el rango de los femtovatios, mientras que el grupo de Lieber alcanzó los nanovatios. “Es una fuente de energía más realista” para dispositivos nanoelectrónicos, dice.


Autor: Jyllian Kemsley
Fecha Original: 22 de octubre de 2007
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El eslabón perdido en la evolución de las estrellas cataclísmicas magnéticas

Un equipo internacional de astrónomos podría haber descubierto el eslabón perdido en la evolución de las estrellas conocidas como variables cataclísmicas magnéticas. Determinaron el giro y periodos orbitales de la estrella binaria Paloma. Encontraron que el sistema Paloma tenía una forma extraña de rotar que rellenaba los huecos entre dos clases de estrellas cataclísmicas magnéticas. Sus resultados se publicarán pronto en la revista Astronomy & Astrophysics.

Ilustración artística de una polar intermedia. Crédito: M.A. Garlick)

Las variables cataclísmicas (VCs) son una clase de estrellas binarias compuestas por una enana blanca [1] y una estrella normal similar a nuestro Sol. Ambas estrellas orbitan tan cerca la una de la otra que la enana blanca adquiere materia de su estrella compañera. En la mayor parte de los varios cientos de VCs conocidas, la materia gira en espiral alrededor de la enana blanca, formando un disco, antes de ser absorbida e incorporada a la estrella. Aproximadamente el 20% de las VCs conocidas incluyen una enana blanca con un potente campo magnético de varios millones de Gauss [2]. Son conocidas como “VCs magnéticas”. El campo magnético de la enana blanca puede ser lo bastante potente para interrumpir el disco de acreción o incluso evitar que se forme el disco.

Los astrónomos actualmente conocen dos clases de CVs magnéticas:

  • Las Polares (también conocidas como la estrella prototipo AM Herculis) que tienen un campo magnético lo bastante fuerte como para sincronizar el periodo de giro de las estrellas y el periodo orbital del sistema [3]. Se observa una salida de la sincronización en cuatro estrellas AM Herculis, los cuales se piensa que son sistemas AM Herculis normales que se han desincronizado por una explosión reciente de una nova. La diferencia entre el periodo de giro y el periodo orbital, es decir, el grado de asincronismo, es menor de un 2% para estas polares casi síncronas.
  • Las polares intermedias (conocidas como estrellas DQ Herculis) que tienen un campo magnético menor, y el periodo de giro de las estrellas es menor que su periodo orbital. La mayoría de las estrellas DQ Herculis tienen periodos orbitales más largos de 3 horas y periodos de giro entre 33 segundos y 1 hora.

En un sistema variable cataclísmico, ambas estrellas están tan cerca una de la otra (todo el sistema igualaría el tamaño del Sol) que los astrónomos no pueden distinguir una estrella de la otra. Para estudiar las VCs, dependen de las observaciones indirectas: midiendo la variación en el brillo del sistema pueden estimarse sus características (tamaño de la órbita, periodo).

El Dr. R. Schwarz y sus colegas [4] estudiaron la candidata a VC magnética, Paloma (también conocida como RX J0524+42), la cual no había sido caracterizada hasta ahora. No encaja con ninguna de las categorías conocidas de VCs. El equipo presentó monitorizaciones a largo y corto plazo de este sistema estelar, usando varios telescopios europeos (OHP de 1.2m, AIP de 70 cm, y Calar Alto de 1.23m), a lo largo de un periodo entre 1995 y 2001. Con esta monitorización, construyeron las curvas de luz y estimaron los periodos del sistema. Las observaciones de ROSAT sobre el sistema confirmaron que tiene un potente campo magnético y por tanto pertenece a las CVs magnéticas.

A partir de sus observaciones, el equipo concluyó que la enana blanca realiza 14 giros sobre su propio eje durante 13 revoluciones orbitales. Este extraño grado de sincronización presenta las características que hacen a Paloma tan interesante. Esto tiende un puente sobre el hueco entre las dos clases principales de CVs magnéticas: gira mucho más lento que cualquier polar intermedia conocida, pero está mucho muy desincronizada para ser una estrella AM Herculis. De esta forma, Paloma revive la vieja idea de que ambas clases están vinculadas evolutivamente y que las polares intermedias son los ancestros de las estrellas AM Herculis más antiguas. Los teóricos predicen que Paloma está en proceso de sincronización y debería terminar como una esterlla AM Hérculis a lo largo de los próximos 100 millones de años.


Notas:

[1] Una enana blanca es una estrella moribunda que ha agotado la mayor parte de su combustible nuclear. Es extremadamente densa (1 tonelada por cm3), con aproximadamente la masa del Sol y el tamaño de la Tierra. Nuestro Sol se convertirá en una enana blanca en aproximadamente 4500 millones de años.

[2] En comparación, el campo magnético del Sol es de aproximadamente 50 Gauss y el campo magnético dentro de un dispositivo de imagen médica nuclear es de unos 10 000 Gauss.

[3] El sistema Tierra-Luna ilustra el caso de sincronización en astronomía: desde la Tierra siempre vemos la misma cara de la Luna debido a que su periodo de rotación es el mismo que el periodo orbital alrededor de la Tierra.

[4] El equipo incluye a R. Schwarz, A.D. Schwope, A. Staude (Instituto de Astrofísica de Postdam en Alemania), A. Rau (CalTech, Estados Unidos), G. Hasinger (MPI, Garching, Alemania), T. Urrutia (UC Davis, Estados Unidos), y C. Motch (Observatorio Astronómico de Estrasburgo, Francia).

Fecha Original: 17 de septiembre de 2007
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¿Son los espejos la mejor formar de desviar los asteroides?

Un enjambre de naves con espejos orientados podrían desviar un asteroide enfocando la luz del Sol sobre su superficie (Ilustración: M Vasile et al, Universidad de Glasgow)

Enfocar la luz solar sobre un asteroide mediante espejos situados en el espacio es la mejor forma de desviar rocas espaciales que se dirijan a la Tierra, según un nuevo estudio. Los espejos derrotan en el estudio a las explosiones nucleares y a los “tractores de gravedad”, el cual comparó nueve métodos distintos de desvío.

Los asteroides de más de 5 kilómetros de diámetro – tales como el que acabó con los dinosaurios – golpean la Tierra una vez cada 6 millones de años. Pero rocas menores con amplitudes de aproximadamente 140 metros nos golpean más a menudo, aproximadamente una vez cada 5000 años, y pueden provocar daños significativos.

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Físicos determinan el origen de los electrones “asesinos” en el cinturón de radiación de la Tierra

Cinturones de Van Allen
Disposición de los Cinturones de Van Allen, en el cinturón exterior quedan los electrones

Los electrones atrapados en el cinturón de radiación exterior de Van Allen, una región en forma de rosquilla de partículas de alta energía que rodean la Tierra, que se mantiene en su lugar por el campo magnético de nuestro planeta, pueden tener velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz. Pero el número de estos electrones “asesinos” varían ampliamente: unos pocos un día, muchos al siguiente. La causa ha desconcertado a los científicos – hasta ahora.

El porqué los electrones pasan rápidamente a ser abundantes ha sido debatido durante más de una década, con dos teorías que son consideradas como las más viables. Ahora, los físicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL) han verificado una de estas teorías usando datos recopilados de varios satélites. La investigación, publicada en el ejemplar de septiembre de la revista Nature Physics, puede llevar a unos mejores modelos del clima espacial, lo cual podría ayudar a los científicos a perdecir cuando los electrones de energía ultra-alta serán más abundantes y, por tanto, más peligrosos.

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Ensayo clínico en proceso para evaluar una vacuna contra el cáncer cerebral

Un ensayo clínico para evaluar una vacuna contra el cáncer cerebral en pacientes con reciente diagnóstico de dicho cáncer ha comenzado en el Centro Médico de la Universidad de Nueva York (NYU). El estudio evaluará la suma de la vacuna con la terapia estándar de cirugía y quimioterapia en pacientes con glioblastoma multiforme, una forma mortal de cáncer cerebral.

La vacuna llamada DCVax-Brain, incorpora proteínas encontradas en los tumores de pacientes y están diseñadas para atacar las células cancerígenas que contienen estas proteínas. El estudio en proceso en el Centro Médico de la NYU es una expansión de una fase anterior del ensayo de la vacuna. La vacuna está hecha por la Corporación Northwest Biotherapeutics, con sede en Bothell, Washington.

“Estamos realmente emocionados con la promesa de esta vacuna”, dijo el Doctor en Medicina Patrick J. Kelly, Presidente del Departamento de Neurocirugía y profesor Joseph Ransohoff de Neurocirugía en la Escuela de Medicina de la NYU. “Todo depende ahora de algo más que de la cirugía para que estos tumores no se reproduzcan. Una vacuna contra el cáncer como ésta podría marcar una diferencia en prolongar la vida y mantener una buena calidad de vida”.

“Ésta es una forma de terapia individualizada”, añade el Doctor en Medicinca neuro-oncólogica de la NYU Michael Gruber. “Hay muchas promesas en esta propuesta”, dijo. Él y el Doctor Kelly serán los investigadores directores que llevarán el ensayo a la NYU.

A pesar de la cirugía y de la quimioterapia, los pacientes con el cáncer cerebral glioblastoma multiforme normalmente sobreviven alrededor de 15 meses. Incluso si sólo un pequeño número de células tumorales son dejadas en el cerebro, esto es suficiente para que crezcan rápidamente y vuelvan los tumores agresivos. Los tumores no crecen en otro lugar en el cuerpo. “Es muy frustrante”, señala el Dr. Kelly, “porque los tumores cerebrales no metastatizan como otros tumores. Ellos recurren localmente pero nosotros simplemente no podemos curarlos”.

Una vacuna contra el cáncer cerebral está prevista como una clase de inmunoterapia, lo que significa que es prima al sistema inmune de nuestros pacientes como principal recurso para matar las proteínas encontradas en las células cancerígenas. El ensayo acogerá a pacientes de 18 a 65 años con reciente diagnóstico del cáncer cerebral glioblastoma multiforme quienes recibirán un tratamiento estándar primario con cirugía seguido de radiación simultánea con quimioterapia. Los pacientes acogidos serán escogidos al azar para recibir el cuidado estándar, y otros recibirán el cuidado estándar y la vacuna.

La vacuna será fabricada con las células inmunes y tumorales de cada paciente. Cuando el tumor de un paciente sea extraído durante la cirugía será enviados al laboratorio donde las células tumorales serán rotas para preparar el primer componente de la vacuna. Por separado, las células dendríticas de los pacientes, un tipo de célula inmune potente, serán obtenidas y enviadas al laboratorio para la purificación. Las células dendríticas podrían ser capaces de enseñar al sistema inmune a reconocer y destruir las células cancerígenas. El material de las células tumorales de los pacientes es combinado con las células dendríticas para formar la vacuna.



Fecha Original: 19 de octubre de 2007
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Mostrando la naturaleza de las interacciones cósmicas

Risa Wechsler del Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC) y sus colaboradores han desarrollado una potente técnica para estudiar cómo afectan las interacciones entre galaxias a la formación estelar. Sus resultados arrojan luz sobre procesos fundamentales que dirigen la evolución galáctica.

Risa Wechsler ha desarrollado una nueva herramienta para medir cómo las interacciones galácticas, como la que vemos en la cola de estrellas de la Galaxia del Renacuajo de la imagen, afectan al ratio de formación estelar.

En los inicios del universo, el ratio de formación estelar era mayor que el de hoy. Las galaxias colisionaban con frecuencia y se fusionaban unas con otras, engendrando una profusión de nuevas estrellas en cada encuentro. Aunque tales prolíficos eventos son relativamente poco frecuentes, las interacciones galácticas menos espectaculares continúan forjando estrellas y dando forma a las galaxias. Estudios observacionales sugieren que incluso estas interacciones incrementan el ratio de formación de estrellas, pero hay poco consenso sobre la frecuencia y magnitud de tales eventos.

“Para estudiar esto, tienes que observar pares de galaxias, las cuales acaben de interactuar o vayan a hacerlo en breve, y determinar si su ratio de formación de estrellas es mayor o menor que en galaxias similares que no hayan interactuado”, dijo Wechsler, quien colaboró con investigadores del Centro de Cosmología de la Universidad de California en Irvine y la Universidad de Chicago. Aunque la idea es sencilla, su ejecución es problemática. Las interacciones galácticas son altamente complejas y dinámicas, y las observaciones dejan apenas instantáneas de los extensos eventos.

Una complicación es que la mayoría de galaxias están en grupos, donde las frecuentes interacciones pueden haber agotado los recursos de formación estelar de las galaxias. En tales abarrotados entornos, es difícil discernir los efectos inmediatos de una interacción aislada. De acuerdo con Wechsler, “es muy difícil a partir de sólo de observaciones imaginarse cómo controlar esto”.

Para superar este obstáculo técnico, Wechsler usó una simulación cosmológica de materia oscura y galaxias. “La simulación nos permitió ver estadísticamente cómo las galaxias están conectadas con su entorno. Esto nos permite estimar la predisposición de los pares [hacia entornos de grupos], y entonces tratar de definir los criterios de selección que nos darían pares aislados y controles apropiados”. El criterio también controló el brillo y edad de las galaxias, optimizando de esta forma su comparabilidad.
Elizabeth Barton, colaboradora de Wechsler de la UCI, usó entonces estos criterios para analizar el subconjunto del estudio astronómico 2dF. El análisis reveló que el 14% de las galaxias en parejas cercanas exhibían unos ratios de formación estelar acelerados en un factor de al menos 5, y un factor medio de 30. “Este es la primera estimación clara de la formación estelar disparada de una muestra galáctica grande”, apuntó Wechsler. “Nuestro criterio de selección nos permite restringir cómo cambia el ratio de formación estelar en las interacciones, y nos ayudará a imaginar cómo la formación estelar contribuye a la evolución galáctica”.


Autor: Elizabeth Buchen
Fecha Original: 15 de octubre de 2007
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La luz serpentea por diminutos huecos

La luz normalmente viaja en línea recta – pero no cuando cruza un hueco entre dos placas que están separadas una distancia menor de su longitud de onda. Los físicos han sabido de este extraño comportamiento durante algún tiempo, pero ha sido muy difícil de demostrar con exactitud qué camino sigue la luz. Ahora, sin embargo, investigadores en los Estados Unidos han creado un modelo por ordenador que hace exactamente eso, y podría ser sacar provecho de estas únicas capacidades ópticas de los diminutos huecos parea construir microscopios más sensibles y células fotovoltaicas más eficientes Appl. Phys. Lett. 91 153101.

La luz infrarroja se mueve de una superficie caliente (abajo), a través de un hueco de 100 nm a una superficie fría: las líneas son vectores Poynting, las cuales muestran la dirección del flujo de energía entre las placas. (Cortesía del Instituto Tecnológico de Georgia)

Cuando se irradia luz entre dos superficies separadas por menos de su longitud de onda, no hay suficiente espacio para que la luz cruce el hueco como una onda propagativa. En lugar de esto salva el hueco a través de ondas “evanescentes”, que son ondas estacionarias que sólo existen en una superficie de la longitud de onda o menor. Aunque los físicos están comenzando a explotar tales ondas en dispositivos nano-ópticos como superlentes, cómo se comporta la luz exactamente en esto diminutos huecos es difícil de predecir usando la teoría electromagnética.

Ahora, Zhuomin Zhang y sus colegas del Instituto Tecnológico de Georgia han logrado una nueva forma de predecir el comportamiento de la luz infrarroja en tales huecos. En lugar de centrarse en la luz misma, modelan cómo las ondas evanescentes transfieren el calor a través de un hueco de vacío de 100 nm entre dos placas de carburo de silicio. Esto implica calcular el “vector de Poynting”, el cual describe el flujo de la energía electromagnética.

Sus simulaciones demuestran que en lugar de viajar en línea recta, la luz serpentea en su camino a través del hueco. El equipo cree que esta nueva capacidad para visualizar cómo viaja la luz a través de huecos diminutos ayudaría a los científicos a tomar importantes decisiones en el diseño de dispositivos nano-ópticos – tales como qué forma darle a las placas o cómo de separadas deberían estar.

De acuerdo con Zhang, las simulaciones podrían ayudar a los investigadores a crear estructuras nano-ópticas que son extremadamente buenas absorbiendo radiación infrarroja. Tales estructuras podrían usarse para hacer células termofotovoltaicas (TVP) muy eficientes, las cuales convierten la radiación infrarroja en electricidad. Las células de TVP podrían algún día usarse para generar electricidad a partir del calor residual de los procesos industriales.

Las simulaciones también proporcionan una ilustración vívida de la refracción negativa de la luz tanto en interfaces de vacío como de carburos de silicio. La refracción negativa tiene lugar cuando la luz viaja de un medio a otro y se dobla en la dirección opuesta a la normalmente asociada con la refracción. Los físicos ya han se han aprovechado de este efecto en “superlentes” fabricadas a partir de trozos de carburos de silicio que son capaces de tomar imágenes de diminutas estructuras que son mucho menores que las longitudes de onda de la luz usada.


Autor: Bob Swarup
Fecha Original: 19 de octubre de 2007
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Lagos que hierven con metano descubiertos en Alaska

El mes pasado, la investigadora de la UAF, Katey Walter, llevó a una tripulación de la Radio Pública Nacional a la vertiente norte de Alaska, esperando mostrarles lo que sucede cuando se libera metano del permafrost derretido bajo los lagos.

Cuando alcanzaron su destino, Walter y la tripulación encontraron más de lo que esperaban: un lago hirviendo violentamente con escapes de metano.

“Hacía frío, humedad y viento. Nos dejaron en mitad de ninguna parte en un helicóptero y chapoteamos hacia una descomunal columna de metano en el centro del lago sin idea de qué esperar, cómo de fuerte sería la columna burbujeante, si nuestra balsa se mantendría a flote, cómo de peligroso sería inhalar el gas”, dijo Walter, profesora asistente en el Instituto de Ingeniería del Norte de la UAF y el Centro de Investigación Ártica Internacional. “Las violentas corrientes de burbujas hacían que el lago pareciese estar hirviendo, pero el agua estaba bastante fría”.

Walter estudia las emisiones de metano de los lagos árticos, especialmente la conexión entre el derretimiento del permafrost y el cambio climático. Cuando el permafrost de alrededor de los bordes de los lagos se derrite, el material orgánico que hay en él – plantas y animales muertos – pueden entrar al fondo del lago, donde las bacterias lo convierten en metano, cuyas burbujas pasan a la atmósfera, a veces de una forma muy espectacular. El metano es un gas invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono.

Walter dijo que su trabajo de campo de este verano indica que los puntos calientes de metano, tales como los que experimentaron ella y la tripulación, pueden provenir de distintas fuentes, no sólo del permafrost derretido. Su siguiente objetivo es identificar y cuantificar las fuentes de los puntos calientes de metano alrededor de Alaska.

“Es improbable que esta columna de metano esté relacionada con el derretimiento del permafrost”, dijo Walter, añadiendo que el metano que hervía en el lago estaría más posiblemente relacionado con un escape de gas natural. “Deberían liberarse grandes cantidades de hidratos de metano, por ejemplo, junto con el derretimiento del permafrost, entonces podríamos tener grandes incrementos repentinos en el metano atmosférico que afectaría de forma potencialmente grande a las temperaturas globales”.


Fecha Original: 15 de septiembre de 2007
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Primer análisis de los requisitos de agua para una economía del hidrógeno

Uno de los beneficios que se vende sobre la futurista economía del hidrógeno de Estados Unidos es que el suministro de hidrógeno — en forma de agua — es virtualmente ilimitado. Esta suposición se toma como cierta de tal forma que no ha habido ningún gran estudio que haya considerado completamente cuánta agua sería necesaria para mantener una economía del hidrógeno sostenible.

Este gráfico muestra el consumo anual de agua como materia prima y refrigerante para generar 60 mil millones de kg de hidrógeno, lo cual está influenciado tanto por la fracción de hidrógeno producido por electrólisis generada termoeléctricamente y por las eficiencias del electrolizador. Crédito de la imagen: Michael E. Webber.

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Los volcanes marcianos podrían no estar apagados

Marte parece ser un planeta desolado y en calma, pero los científicos ahora piensan que algo grande se está cociendo bajo esa superficie barrida por los vientos.

Los tres volcanes de Tharsis (abajo a la derecha) se extienden en la región dominada por el Monte Olimpo (arriba a la izquierda). Los científicos creen que los volcanes podrían no estar extinguidos, sino latentes y esperando a que un penacho de magma pase bajo ellos. Crédito: NASA

Una nueva investigación sobre los volcanes hawaianos, combinado con imágenes de satélite de Marte, sugieren que tres volcanes marcianos pueden estar sólo dormidos — no extinguidos. En lugar de la corteza móvil de Marte sobre “puntos calientes” de magma estacionario, como ocurre en la Tierra, los investigadores creen que estos penachos se desplazan.

“En la Tierra, las islas hawaianas se formaron a partir de las erupciones volcánicas cuando la corteza de la Tierra se deslizó sobre un punto caliente — un penacho de magma emergente”, dijo Jacob Bleacher, científico planetario de la Universidad Estatal de Arizona y del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Nuestra investigación hace surgir la posibilidad de que lo contrario tenga lugar en Marte; un penacho podría moverse bajo corteza estacionaria”.

Los hallazgos de Bleacher y sus colegas se detallan en un ejemplar reciente de la revista Journal of Geophysical Research, Planets.

¿Gigantes durmientes?

Cada uno de los volcanes, situados en la región de Tharsis de Marte, tiene aproximadamente 300 kilómetros de diámetro. El mayor volcán de la Tierra, el Mauna Loa, tiene sólo 97 kilómetros.

Aunque los científicos nunca han observado un Marte volcánico, imágenes recientes de la misión Mars Express de la Agencia Espacial Europea sugieren que los volcanes han estado activos en los dos últimos millones de años y aún podrían estarlo. También, la poca densidad de cráteres cerca de los tres volcanes de Tharsis indican erupciones relativamente recientes.

Dos ejemplos de conos volcánicos. El volcán marciano, el Monte Pavonis, puede no estar extinguido sino latente. La imagen de la derecha muestra el cráter SP al norte del Arizona, el cual se piensa que puede estar latente. Credit: NASA/Google, Inc.

Los flujos de lava demuestran que estas recientes erupciones rezumaron a través de grandes grietas en las laderas de los volcanes, teniendo lugar en una cadena que serpenteó por el noreste.

“Pensamos que podemos tomar lo que hemos aprendido sobre los flujos de lava en los volcanes hawaianos y aplicarlo a los volcanes marcianos para revelar su historia”, dijo Bleacher. Pero hasta hace poco, las imágenes de Marte no eran lo bastante detalladas para hacer una buena comparación, apunta.

Punto caliente viajero

Armado con las nuevas imágenes de los orbitadores Mars Odyssey y Mars Global Surveyor de la NASA, así como la Mars Express de la ESA, el equipo observó que los tres volcanes eran similares en formación. Sin embargo, cada uno había estallado recientemente de distintas formas lo que permitió a los científicos determinar la edades de las erupciones.

Durante la actividad volcánica, la lava rezumó de las grietas en las laderas de los volcanes y formó “pistas de lava”; cuanto más lisa es la pista, determinaron los científicos, más antigua es la erupción.

Las pistas de lava del volcán más al norte, el Monte Ascraeus, es la más joven, dijo Bleacher, mientras que el volcán más al sur, el Monte Arsia, es el más antiguo. Al igual que los volcanes hawaianos, los hallazgos demuestran que los volcanes fueron alimentados por una fuente común de magma — pero por una que estaba en movimiento.

Existe una explicación alternativa para la cadena de actividad. Los científicos postulan que el penacho de magma podría haberse dispersado una vez que impactó desde abajo con la corteza, como el humo que golpea un techo.

“Nuestras pruebas no favorecen ninguno de los escenarios”, dijo Bleacher, “pero una forma de explicar las pautas que vemos es con un penacho en movimiento bajo una corteza estacionaria. “Si es cierto, el penacho de magma viajero podría pasar bajo los volcanes durmientes de Marte y sacarlos de su sueño.


Autor: Dave Mosher
Fecha Original: 17 de octubre de 2007
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Físicos construyen Modelos de Impartículas guiados por el Big Bang y las supernovas

CMB por WMAP
Las impartículas y sus interacciones con los neutrinos y otros modelos estándar de partículas podrían causar distorsiones en el fondo de microondas cósmico. (Imagen de WMAP de la anisotropía de temperatura del fondo de microondas cósmico)

Los cosmólogos y astrofísicos pueden ayudar a guiar a los físicos a construir un modelo de “impartículas”, un nuevo sector propuesto en la física. Recientemente, Hooman Davoudiasl del Laboratorio Nacional Brookhaven ha investigado algunos requisitos básicos que deberían cumplir las impartículas para asegurar que nuestra visión estándar del universo se mantiene intacta.

Davoudiasl es uno del número rápidamente creciente de físicos que han quedado intrigados por la sugerencia del profesor de la Universidad de Harvard, Howard Georgi, de principios de este año de que podría existir un nuevo tipo de sustancia que no puede describirse en términos de partículas dado que sus componentes son invariantes en escala. Esta característica significa que estas impartículas no cambian de apariencia cuando se ven a distintas escalas — lo cual es muy distinto para los objetos con los que estamos familiarizados. Sin embargo, las impartículas podrían ser observadas interactuando con el modelo estándar de partículas a través de operadores contenidos.

“La propuesta de Georgi ha motivado a muchos físicos a preguntarse si podríamos haber pasado por alto algo tan exótico, en nuestros actuales o en futuros experimentos, si no hemos tenido en cuenta sus señales”, dijo Davoudiasl a PhysOrg.com.

Ahora, Davoudiasl ha tratado de poner restricciones a lo que podrían ser las impartículas de tal forma que los físicos pudiesen tener una idea de dónde buscarlas en los nuevos experimentos, especialmente en el Gran Colisionador de Hadrones.

“Mi trabajo apunta a unas severas restricciones cosmológicas y astrofísicas que podrían dar forma a cómo vemos el espacio de parámetros viables de modelos de impartículas”, explica.

Una de las restricciones más fuertes, dice Davoudiasl, podría estar impuesta por la nucleosíntesis del Big Bang (BBN), el modelo que describe la creación de elementos ligeros después de que se enfriara el universo en sus primeros minutos. Con el tiempo las primeras partículas se acoplaron entre sí para formar núcleos atómicos ligeros, las impartículas deben haberse separado en ese momento de las partículas si es que no interfirieron con la BBN (un modelo que funciona muy bien).

Davoudiasl explica que este desacoplamiento de las impartículas y partículas probablemente ocurriría durante los primeros, y muy cálidos, segundos del universo cuando las temperaturas alcanzaron al menos 1 GeV. Tras la transición a la BBN, el calor latente sólo calentaría las partículas, dejando a las impartículas mucho más frías. Como se estudió en modelos extra-dimensionales anteriores, aunque las impartículas podrían enfriar el plasma de partículas calientes en gran parte, la mayor parte del enfriamiento debe estar provocado por la expansión.

Aunque las impartículas se habrían desacoplado durante la BBN, podrían ser capaces de reacoplarse más tarde, donde interactuarían con los neutrinos. Si es así, entonces Davoudiasl predice que el fluido resultante podrían llevar a desplazamientos no estándar en la situación de los picos acústicos del fondo de microondas cósmico.

Otra posibilidad es que las impartículas puedan acoplarse a la materia oscura como las WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles – Partículas Masivas de Interacción Débil). Posiblemente, la inestable materia oscura producida en los inicios del universo podría haber decaído en impartículas, WIMPS, y/u otros tipos de materia oscura. Davoudiasl explica que aproximadamente el 5-10% de la población original de WIMP podría haber decaído en impartículas, y encajar aún en los parámetros cosmológicos medidos hoy. Si es así, entonces las impartículas tendrían aproximadamente la misma densidad de energía que la materia bariónica.

Si las impartículas conforman alguna parte de la densidad de energía cósmica, podrían ser capaces de decaer en el modelo estándar de partículas, explica Davoudiasl. Supone que tal gas invariante en escala podría retornar al sector visible filtrando energía en forma de fotones sin masa. Si esta filtración tiene lugar a escalas de tiempo muy breves en comparación con el tiempo de Hubble, podría de nuevo distorsionar el fondo de microondas cósmico.

Junto con las cosmología BBN, los procesos astrofísicos tales como las supernovas podrían restringir los modelos de impartículas, así como han ayudado a restringir otros tipos de física de la luz (tales como los axiones). Davoudiasl espera que estas restricciones puedan servir como guías para construir modelos de impartículas y finalmente observarlas – si es posible – en experimentos.

“Hasta ahora, la física de impartículas no parece dirigirse hacia ningún problema urgente, y un descubrimiento como este generalmente no se anticipa”, explicó. “Sin embargo, merece la pena considerar nuevas posibilidades cuando estás buscando lo desconocido. Citando a Louis Pasteur, ‘La casualidad favorece a la mente preparada’”.

Para saber más:

Debido a la equivalencia entre temperatura y energía, no es extraño reportar temperaturas en unidades de energía, donde a temperaturas extremadamente altas se utilizan gigaelectron volts (GeV) en lugar de grados Kelvin. 1 GeV es el equivalente a unos 10 000 000 000 000K.

También 1 GeV = 1.60217646 × 10-10 julios


Cita: Davoudiasl, Hooman. “Constraining Unparticle Physics with Cosmology and Astrophysics.” Physical Review Letters 99, 141301 (2007).
Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 17 de octubre de 2007
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Investigados vínculos medioambientales en casos de cáncer

Los científicos están observando factores medioambientales que puedan haber dañado los genes de los niños que desarrollaron leucemia en el área de Fallon y en Arizona.

Investigadores de la Universidad de Nevada en Reno, la Universidad de Arizona, y la Universidad de California en San Francisco, piensan que el primer cambio genético podría haber ocurrido antes de que los niños nacieran o durante la infancia. Un segundo cambio podía haber tenido lugar justo antes del comienzo de la leucemia.

Una tubería de combustible de Kinder Morgan Energy Partners al oeste de Venturacci Lane en Fallon. La compañía trabajó en el chequeo de la tubería a finales de primavera de 2001 buscando posibles problemas.

”¿Qué asuntos se preparan?”, preguntó Mark Witten, un toxicólogo de la Universidad de Arizona que ha estado investigando al grupo Fallon y un grupo semejante en Sierra Vista, Arizona, desde 2002.

”Pienso que estamos haciendo algunos avances muy buenos. La pregunta podría llegar demasiado tarde para ayudar a Fallon, pero podría ayudar a prevenir futuros acontecimientos de grupos de leucemia”.

Los científicos se reunieron el lunes en la UNR para estudiar algunos de los resultados genéticos, medioambientales y estudios del agua en los grupos de cáncer que afectaron a 17 niños y mataron a tres en Fallon desde 1997.

Witten dijo que los brotes en Nevada y Arizona podrían haber estado precedidos por un brote de herpes zóster infantil, una enfermedad encontrada normalmente en adultos expuestos a la varicela cuando niños.

Witten y su compañero, el científico dendrocronólogo Paul Sheppard de Arizona, han expuesto en estudios previos que ambas áreas tienen cantidades de tungsteno anormalmente altas en el entorno. Los científicos están haciendo estudios con ratones para determinar como el tungsteno podría causar mutaciones genéticas, especialmente aquellas que han sido vinculadas a la leucemia.

“Diferentes cánceres varían ampliamente en sus características genéticas”, dijo el Dr. William Murphy de la Escuela de Medicina de la Universidad de Nevada. “Fallon podría proporcionar una ventana donde quizás podamos comprender el cáncer o sólo la leucemia en general”.

Joseph Wiemels, un investigador genético de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), dijo que Fallon es el grupo más llamativo jamás estudiado. Dijo que la teoría de que la enfermedad está causada por dos “impactos, en diferentes momentos, por diferentes causas y con diferentes mecanismos”, es el camino más prometedor para la investigación.

”Dado que este es un grupo raro, podría tener una causa extraña”, dijo Wiemels.

Chris Pritsos de la Universidad de Nevada en Reno (UNR) está examinando el tungsteno, el arsénico y los isótopos radiactivos de polonio-210 en el agua subterránea de Fallon para determinar si estos elementos podrían tener algún vínculo con el brote. Está exponiendo ratas a agua con distintas concentraciones de estos elementos para ver si la exposición causa daños genéticos.

Ralph Seiler del Servicio Geológico de Estados Unidos está supervisando las pruebas de los pozos del Condado de Churchill

La investigación fue financiada con 750 000 dólares mediante subvenciones federales obtenidas por el Senador de Estados Unidos Harry Reid, por Nevada, y administrada por la Agencia de Protección del Medioambiente de la UNR. Witten y Sheppard además han recibido becas de la Fundación Gerber.



Fecha Original: 16 de octubre de 200
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Monstruoso agujero negro rompe con la teoría

Un agujero negro estelar mucho más masivo de lo que la teoría predice que es posible ha dejado perplejos a los astrónomos.

Los agujeros negros estelares se forman cuando las estrellas con masas de alrededor de 20 veces la del Sol colapsan bajo el peso de su propia gravedad al final de sus vidas. La mayoría de agujeros negros estelares pesan en torno a 10 veces la masa del Sol cuando el gas se dispersa, y los modelos por ordenador de evolución estelar tienen dificultades para producir agujeros negros mayores de esto.

Representación artística de M33 X-7: un sistema binario en la cercana galaxia M33, que contiene una estrella masiva azul que alimenta con material a un agujero negro rodeado por un pequeño disco de acreción. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss

El agujero negro pesado recientemente tiene 16 masas solares. Orbita a una estrella compañera en la galaxia espiral Messier 33, situada a 2,7 millones de años luz de la Tierra. Juntos forman el sistema conocido como M33 X-7.

“Tenemos problemas para explicar este sistema usando las teorías estándar debido a que es demasiado masivo”, dijo el miembro del equipo del estudio Jerome Orosz de la Universidad de California en San Diego, a SPACE.com.

El agujero negro de M33 X-7 es también el agujero negro estelar más distante jamás observado. Los hallazgos, detallados en el ejemplar del 17 de octubre de la revista Nature, podrían ayudar a mejorar los modelos de formación de los sistemas binarios que contienen un agujero negro y una estrella. Esto también podría ayudar a explicar una de las explosiones estelares más brillantes jamás observadas.

Eclipse de agujero negro

Los agujeros negros no pueden verse, dado que toda la materia y luz que entra en ellos quedan atrapados. Por tanto los agujeros negros son detectados a través de los efectos gravitatorios en las estrellas cercanas o el material que gira alrededor de ellos.

La estrella compañera de M33 X-7 pasa directamente frente al agujero negro desde el punto de vista de la Tierra una vez cada tres días, eclipsando completamente sus emisiones de rayos-X. Es el único sistema binario conocido en el cual ocurre esto, y fue esta inusual alineación lo que permitió a los astrónomos calcular el par de masas con precisión.

La cercana órbita del agujero negro y la estrella sugiere que el sistema pasó por una fase violenta de evolución estelar llamada la fase de envoltura común, en la cual una estrella moribunda crece tanto que absorbe a su compañera en el interior de su envoltura de gas.

Esto da como resultado una fusión entre ambas estrellas o la fusión de un sistema binario muy cercano en el cual una estrella está despojándose de sus capas exteriores. El equipo piensa que el segundo escenario es el que tuvo lugar en M33 X-7, y que la estrella sin capas de gas explotó como supernova antes de implosionar para formar un agujero negro.

No obstante, algo inusual debió suceder a M33 X-7 durante esta fase para crear tal agujero negro masivo. “El agujero negro debe haber perdido una gran cantidad de masa para que los dos objetos estén tan cercanos”, escribió Tomasz Bulik, astrónomo de la Universidad de Varsovia en Polonia, en un artículo de Nature relacionado. “Pero por otra parte, debe haber retenido la suficiente masa para formar un agujero negro tan pesado”.

El equipo estima que el progenitor de este agujero negro debe haber arrojado gas a una razón 10 veces menor de lo que predicen los modelos antes de explotar.

“M33 X-7 podría de esta forma proporcionar los límites tanto superiores como inferiores para la cantidad de masa perdida y unión orbital que pueden tener lugar en la envoltura común”, añadió Bulik, quien no estuvo involucrado en el estudio.

Agujeros negros gemelos

Si otras estrellas masivas también pierden muy poco material durante sus últimas etapas, esto podría explicar la increíble luminosidad de 2006gy, una de las supernovas más brillantes jamás observadas, dicen los investigadores.

Un día, la estrella solitaria de M33 X-7 también desaparecerá, apunta el miembro del equipo de estudio Jeffrey McClintock del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachussets. “Esta es una enorme estrella que está acompañada de un descomunal agujero negro”, dijo McClintock. “Finalmente, la compañera también será una supernova y entonces tendremos un par de agujeros negros”.

Aunque 16 masas solares es considerable para un agujero negro estelar, es minúsculo comparado con los agujeros negros que se piensa que yacen en el corazón de muchas grandes galaxias. Tales agujeros negros supermasivos tienen masas de millones a miles de millones de veces la de nuestro Sol, pero se cree que se forman a través de distintos mecanismos que la variedad estelar.


Autor: Ker Than
Fecha Original: 17 de octubre de 2007
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¿Qué es un neutrino?

Los neutrinos son diminutas — verdaderamente diminutas— partículas de materia. Son tan pequeñas, de hecho, que pasan entre, e incluso a través de, los átomos sin interactuar con ellos en absoluto. Los neutrinos están por todas partes: Si empiezas a contar ahora, habrán pasado más de 100 trillones de ellos (esto es 1019) a través de tu cuerpo cuando finalices este artículo. Aún así, sólo uno de esos 100 trillones de neutrinos probablemente interactuará con un átomo de tu cuerpo. El resto pasará siguiendo alegremente su camino.

Trabajadores reparando uno de los 11 200 tubos fotomultiplicadores que conforman el detector de neutrinos Súper Kamiokande y rastrean la luz generada cuando los neutrinos se mueven casi a la velocidad de la luz a través del agua. Cortesía del Observatorio Kamioka, ICRR, Universidad de Tokio

Números asombrosos de neutrinos pasan constantemente a través de la Tierra y salen al espacio exterior. Detectarlos es algo similar a buscar una aguja en un pajar pero llevado a extremos ridículos. Afortunadamente para los científicos, existe una gran cantidad para buscar. Irina Mocioiu, profesora asistente de física en la Universidad Estatal de Pennsylvania, estudia las pruebas de las extrañas interacciones entre los neutrinos y otras, más accesibles, partículas subatómicas, tales como los protones y electrones.

¿Cómo sabe cuando está teniendo lugar una interacción? “Los neutrinos no portan carga, por lo que no pueden observarse directamente”, reconoce Mocioiu. Pero cada colisión puede provocar un cambio característico en un protón o un electrón y transferir algo de la energía del neutrino en movimiento al movimiento de estas partículas cargadas. “Existen muchas formas de ver partículas cargadas en un detector”, explica.

Un detector de neutrinos — uno de los dispositivos diseñados para confirmar la actividad de estas partículas infinitesimales — contiene normalmente un gran cuerpo de agua, el cual incrementa las opciones de interacción de las partículas. Por ejemplo, apunta Mocioiu, el detector Súper Kamiokande en Japón contiene 47,5 millones de litros de agua rodeados por más de 11 000 tubos fotomultiplicadores, sensores de luz ordenados para captar la radiación provocada por las interacciones entre neutrinos y moléculas de agua.

Para evitar interferencias de otros tipos de radiación, este detector, como la docena aproximadamente que funcionan en todo el mundo, fue construido a un kilómetro bajo el suelo. Cada día que funciona, el Súper K obtiene información de un pequeño puñado de un número casi inimaginable de neutrinos que pasan a través de él.

Debido a que son tan diminutos, se pensó durante mucho tiempo que los neutrinos no tenían masa. “En los últimos 10 años, sin embargo”, apunta Mocioiu, “los experimentos de oscilación de neutrinos han demostrado definitivamente que tienen masa, aunque una extremadamente pequeña”.

Entonces, ¿de donde proceden originalmente todas estas fantasmales partículas? La mayoría de neutrinos del universo se cree que se formaron hace miles de millones de años, durante el Big Bang, dice Mocioiu. “Creemos que los neutrinos que proceden del Big Bang son casi estacionarios y que hay 10 000 000 de tales neutrinos en cada pie cúbico (un pie son aproximadamente 0,3 metros) de espacio de todo el universo”, añade. Estos neutrinos estacionarios son casi imposibles de detectar.

Los neutrinos más activos que estudia Mocioiu son producto de reacciones nucleares que impulsan las estrellas y los eventos cósmicos de alta energía tales como las explosiones de estrellas moribundas. Incluso con tantos neutrinos alrededor, no añaden una gran cantidad de masa. De acuerdo con nuestro conocimiento actual, dice Mocioiu, los neutrinos cuentan como máximo con un pequeño porcentaje de la densidad de energía total del universo, y puede ser incluso una fracción de eso.

¿Por qué estudiar algo que, a primera vista, parece tan insignificante? “Los neutrinos desempeñan un papel importante en la física de partículas, astrofísica y cosmología”, dice Mocioiu. “Dado que los neutrinos no tienen carga eléctrica y sólo tienen interacciones débiles, pueden viajar distancias muy largas sin ser absorbidos por la materia o rechazados por campos magnéticos. Por tanto los neutrinos pueden proporcionarnos nueva información sobre objetos y eventos astrofísicos”.

Las corrientes de neutrinos lanzados desde estrellas o galaxias en colapso, dice Mocioiu, portan con ellos trozos de datos sobre los eventos de alta energía que los produjeron. Es un recordatorio de que incluso la más diminuta de las partículas tiene una historia que contarnos sobre el universo del que son parte.


Autor: Steve Miller
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Una cápsula endoscópica descubre casos sin diagnosticar de Enfermedad de Crohn

Una pequeña cápsula que toma instantáneas del intestino delgado cuando se mueve a través del tracto digestivo ayudó a los médicos a reconocer casos de la Enfermedad de Crohn que no habían sido diagnosticados durante 15 años, según los investigadores del Centro Médico de la Universidad Baptista Wake Forest.

Cápsula endoscópica

Según se informa esta semana en la reunión del Colegio Americano de Gastroenterología en Filadelfia, los investigadores dijeron que de 198 videos de la cápsula endoscópica que se llevaron a cabo para evaluar hemorragias intestinales sin explicación, los médicos descubrieron 6 casos de Enfermedad de Crohn que no habían sido diagnosticados previamente, a pesar de que los pacientes tenían colonoscopias y una variedad de otras pruebas por imagen.

El estudio es el primero en evaluar la prevalencia de la Enfermedad de Crohn (sobre el 3 por ciento) entre los pacientes que tienen la cápsula endoscópica para evaluar hemorragias sin explicación. “Con la cápsula endoscópica, fuimos capaces de diagnosticar casos que previamente fueron difíciles o imposibles de diagnosticar”, dijo Richard Bloomfeld, Doctor en Medicina gastroenterológica e investigador senior. “Algunos de los pacientes habían sido transfundidos durante años por anemia por hemorragia sin explicación”.

La investigación fue presentada por la Doctora en Medicina Sakeitha Crowder, una residente en medicina interna.

La cápsula endoscópica se ha convertido en una herramienta estándar para evaluar las hemorragias sin explicación en el estómago e intestino. Los pacientes se tragan una pequeña cápsula que contienen una video cámara que toma dos imágenes por segundo durante ocho horas. “Esto nos permite ver los 7 metros de intestino delgado desde el estómago hasta el intestino grueso – áreas a las que no podíamos llegar con otras pruebas”, dijo Bloomfeld. “Esto es fácil, indoloro y no requiere sedación”.

La Enfermedad de Crohn es un desorden que causa inflamación del tracto digestivo. Es generalmente fácil de diagnosticar con una colonoscopia o a través de los síntomas que incluye dolor abdominal y diarrea. En algunos casos, sin embargo, la enfermedad afecta a partes del intestino a las que no se puede llegar con la colonoscopia.

El promedio de edad de los pacientes del estudio que fueron diagnosticados de Enfermedad de Crohn fue de 35 años. Todos estaban siendo evaluados por anemia ferropénica necesitando transfusiones sanguíneas. Sólo dos pacientes tenían dolor abdominal y diarrea – los síntomas típicos de la Enfermedad de Crohn. El espacio de tiempo que los pacientes tenían anemia hasta que ellos fueron diagnosticados con éxito varió desde los 11 meses hasta los 15 años. Después del diagnóstico correcto, los pacientes fueron tratados con éxito con medicación y no necesitaron cirugía.

“Este estudio indica la importancia del uso de la cápsula endoscópica para evaluar completamente a las personas con hemorragias gastrointestinales sin explicación”, dijo Bloomfeld.


Autor: Karen Richardson / Shannon Koontz
Fecha Original: 15 de octubre de 2007
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Ciencia Kanija inaugura foro

Hola a todos, lectores asiduos y no tan habituales de Ciencia Kanija. Esta es una breve entrada para informaros a todos de la inauguración de unos foros para la web. Aunque ya teníamos todos una forma de comunicarnos a través de los comentarios de las noticias, este método en ocasiones no era adecuado para según que usos.

Con el nuevo foro espero que haya un poco más de interacción entre todos y se abra una nueva vía de comunicación para que los que lo deseen puedan colaborar con la web, comentar, sugerir, preguntar, responder o simplemente charlar sobre temas variados.

Como podeis comprobar el foro está recién instalado y hay poco más aparte de un mensaje de bienvenida, espero que entre todos vaya creciendo con el paso del tiempo.

La dirección del foro es http://www.cienciakanija.com/foro espero veros pronto por allí también.

Explosión estelar eclipsa al Sol 100 000 millones de veces

Robert Quimby tiene una distinción poco habitual entre los astrónomos. El investigador de posdoctorado de Caltech ha descubierto las dos explosiones estelares más potentes de las que hemos sido testigos en apenas unos meses entre ambas.

El último hallazgo de Quimby es la supernova 2005ap, que en su máximo brilló 100 mil millones de veces más que el Sol y era el doble de luminosa que el anterior poseedor del récord, una supernova llamada 2006gy, que también descubrió él mismo.

Quimby en realidad descubrió primero la supernova 2005ap, pero la confirmación de la luminosidad de la explosión requirió de posteriores observaciones que se completaron recientemente.

“Ahí estaba yo, encontrado mi primera supernova. Estaba simplemente encantado de tener algo”, dijo Quimby, que previamente estuvo en la Universidad de Texas en Austin. “Resultó ser la supernova más luminosa jamás encontrada”.

El hallazgo de la supernova 2005ap se detallará en el ejemplar del 20 de octubre de la revista The Astrophysical Journal Letters.

Como pájaros, no como elefantes

2005ap es una de las llamadas supernovas de Tipo II, que los científicos creen que tiene lugar habitualmente cuando el núcleo de una estrella masiva colapsa bajo su propio peso, disparando una explosión. Sin embargo, 2005ap fue 300 veces más brillante que las explosiones medias de Tipo II.

El otro descubrimiento de Quimby, la supernova 2006gy, emitió más de 50 mil millones de veces la luz del Sol y tardó varias semanas en atenuarse. Se especuló que la estrella madre de la supernova era un gigante estelar de aproximadamente 150 veces la masa del Sol, y que la explosión representó un nuevo mecanismo que implicaba un exótico motor de antimateria que había sido teorizado pero nunca observado.

Los científicos creen que la supernova 2005ap era más como las supernovas típicas, similar a otras de Tipo II, brilló y se apagó en cuestión de días.

“Esto significa que la física [de 2005ap] tiene que ser algo distinta, pero aún no hemos descubierto la razón del porqué”, dijo J. Craig Wheeler, miembro del equipo del descubrimiento y asesor de Quimby en la Universidad de Texas en Austin.

El equipo no está seguro del tamaño exacto de la estrella madre de 2005ap, pero estiman que debe haber estado alrededor de las 10 masas solares.

“No tenemos un número preciso sobre la masa”, dijo Wheeler a SPACE.com. “Pero no son cien masas solares como la otra o se habría comportado de una forma más calmada”.

Añadió, “Los elefantes se mueven más tranquilamente que los pájaros”.

Quimby descubrió 2005ap usando los telescopios del Observatorio McDonald en la Universidad de Texas en Austin y continuó las observaciones con el Telescopio Keck en Hawai que fueron realizadas por Greg Aldering del Laboratorio Nacional Lawrence.

Las observaciones combinadas fueron suficientes para determinar que 2005ap estaba situada a 4700 millones de años de distancia. La distancia fue crucial para determinar la luminosidad de la supernova y establecerla como la más brillante jamás registrada.

Sin suerte

Quimby dijo que fue un trabajo duro y que el factor suerte no influyó en permitirle descubrir las dos supernovas más brillantes de forma consecutiva. “Estoy buscando en un descomunal volumen de espacio, comparable a todas la investigaciones de supernovas anteriores combinadas”, dijo.

Quimby también busca estrellas en explosión en lugares que otros astrónomos evitan, como galaxias enanas y galaxias con agujeros negros activos en su centro.

Los nuevos hallazgos podrían forzar a otros buscadores de supernovas a cambiar sus técnicas de búsqueda. “Es incuestionable que los resultados de Quimby han llamado la atención de todos”, dijo Wheeler.

El equipo del proyecto ROTSE de la Universidad de Michigan está planeando cambiar motores y comenzar a buscar supernovas además de su principal objetivo de los estallidos de rayos gamma, dijo Wheeler, y la Búsqueda de Supernova con el Explorador del Cielo Digital Sloan también está reconsiderando sus filtros de búsqueda en respuesta a estos nuevos descubrimientos.


Autor: Ker Than
Fecha Original: 11 de octubre de 2007
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Investigadores de la Universidad de Florida prueban la terapia con células madre para pacientes de corazón

Los doctores de la Universidad de Florida trataron a su primer paciente integrado en un nuevo estudio diseñado para probar si inyectando células madre en el corazón se ayuda a restablecer el flujo sanguíneo del órgano al provocar el aumento de nuevos vasos sanguíneos.

Los investigadores de la Universidad de Florida planean probar la terapia experimental en personas con graves enfermedades de las arterias coronarias y con dolor habitual del pecho quienes no responden a la medicación tradicional o a los procedimientos quirúrgicos diseñados para restablecer el flujo sanguíneo, como la angioplastia o la cirugía de bypass.

“La idea general es que proporcionando estas células de origen de vasos sanguíneos, esperamos que puedan generar nuevos vasos a partir del crecimiento de la implantación de las mismas o estimular que el corazón regenere nuevos vasos a partir de las células que residen en él”, dijo el investigador del estudio el Dr. Carl J. Pepine, jefe de medicina cardiovascular del Colegio de Medicina de la Universidad de Florida. “No está completamente claro si son las células reales las que podrían hacer esto o sólo el entorno y las señales químicas que tienen lugar en las células podrían resultar en esto”.

Cada año, cerca de medio millón de estadounidenses con enfermedades de corazón experimentan severos dolores en el pecho porque las arterias coronarias y los vasos más pequeños que proporcionan sangre rica en oxígeno al músculo cardíaco se estrechan o se bloquean por depósitos de placa o coágulos. Estas obstrucciones pueden provocar mini ataques de corazón que, aunque sean muy pequeños como para notarse, con el tiempo el corazón se daña irreversiblemente – llevando a la discapacidad, progresiva insuficiencia cardiaca o incluso la muerte.

En el futuro, estudios de doble ciego y placebo-controlado, conocido como la Terapia Celular Autóloga CD34 – Ensayo de la Isquemia Miocárdica Crónica, o ACT34-CMI, los investigadores de la Universidad de Florida estudiarán a 15 pacientes del centro médico de la Universidad de Florida en Shands para determinar si las células madre de una persona pueden ser usadas con efectividad y seguridad para tratar reducciones crónicas del flujo sanguíneo del corazón, mejorando los síntomas y los resultados a largo plazo. También evaluarán si los participantes presentan mejoras en la calidad de vida y la tolerancia al ejercicio, y si el corazón funciona mejor.

Los participantes se someterán a análisis y entonces recibirán una serie de inyecciones de una proteína que libera las células madre desde la médula ósea al torrente sanguíneo. Las células, conocidas como células madre CD34+, ayudan a incitar el crecimiento del vaso sanguíneo y son recogidas por el paciente durante un procedimiento llamado aféresis, dice Chris Cogle, profesor adjunto de medicina en el Programa de Células Madre Biológicas y Medicina Regenerativa del Colegio de Medicina de la Universidad de Florida.

Los participantes serán entonces asignados al azar para recibir uno o dos niveles de dosis de las células, o un placebo.

“Los médicos usarán un sistema de trazado eléctrico con catéter-base para encontrar el músculo que piensan que todavía es viable pero no funcional”, dice R. David Anderson, un profesor asociado de medicina en la Universidad de Florida y director de cardiología intervencional. “Las células son inyectadas en los lugares viables del corazón, que tienen un flujo sanguíneo pobre, en el laboratorio de cateterización cardíaca del centro médico de la Universidad de Florida en Shands”.

Los pacientes serán evaluados periódicamente mediante ecocardiografías e imágenes de resonancia magnética durante el curso del año siguiente al procedimiento. Aunque hasta la fecha los sujetos de estudio han tolerado el procedimiento bien, los potenciales riesgos incluyen la infección, las reacciones alérgicas, las hemorragias, los coágulos de sangre y los daños al corazón o a los vasos.

La Universidad de Florida es uno de los 20 lugares de investigación que participan en el estudio nacional, los cuales evalúan a un total de 150 pacientes y son patrocinados por la Unidad de Negocio de Terapias Celulares de la Baxter Healthcare Corp. y tienen como investigador principal al Dr. Douglas Losordo, de la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad del Noroeste. Baxter creó el equipo de ordenamiento celular usado para aislar las células de la sangre.

Pendientes de la aprobación de la Administración de Alimentos y Fármacos, los investigadores de la Universidad de Florida, a través del Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y Sangre – financiado por la Red de Investigadores de Terapia con Células Cardiovasculares- están preparándose para fundar otros tres centros de estudio dentro de los próximos meses que usen otros tipos de células madre de los propios pacientes.

Un ensayo se centra en los pacientes que han tenido un ataque al corazón en la semana anterior a la inscripción en el estudio, otro en pacientes cuyo ataque al corazón ocurrió en las dos o tres semanas anteriores, y el tercero en pacientes con insuficiencia cardiaca congestiva o con dolor de pecho crónico que no han respondido al tratamiento tradicional.

Estos estudios usarán células madre tomadas directamente de la médula ósea del paciente en lugar de células madre aisladas del torrente sanguíneo, dijo Pepine, y probarán si varias terapias con células pueden mejorar el riego del corazón para ayudar a reparar los vasos sanguíneos o formar unos nuevos y reforzar el músculo cardíaco perfeccionando su habilidad de bombear eficientemente.

El Dr. Douglas E. Vaughan, jefe de la división de medicina cardiovascular en el Centro Médico Universitario Vanderbilt, dijo que el estudio es importante y aborda a un grupo importante de pacientes que necesitan nuevas opciones.

“Hay mucho entusiasmo en la comunidad cardiovascular por el potencial de las terapias basadas en células para el tratamiento de enfermedades cardiovasculares”, dijo Vaughan, “y hay una mayor experiencia en todo el mundo en el uso de células madre derivadas de médula ósea en pacientes con enfermedades cardiacas. Hay una creciente confianza en que van a ser una forma segura de terapia, pero hay cuestiones sin resolver acerca de cómo será de efectivo y que impacto tendrá en los pacientes individuales”.


Autor: Melanie Fridl Ross
Fecha Original: 4 de octubre de 2007
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