Podcast CB SyR 494: Compañera de Betelgeuse, bacteria Conan, ajuste fino en SETI y cubos de datos en geociencias

Te recomiendo disfrutar del episodio 494 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePodcast A, ApplePodcast B], titulado “”, 09 ene 2025. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: Betelbuddy, la posibilidad de que Betelgeuse tenga una compañera (9:00). Cara B: Promo AICAD. Consigue tu título oficial de posgrado online en https://www.aicad.es (00:01). Bacteria Conan (Deinococcus radiodurans) (02:43). Problema de ajuste fino en la visión SETI-optimista (28:43). Cubos de datos para el estudio de la Tierra (1:27:03). Señales de los oyentes (1:49:13). Imagen de portada realizada por Héctor Socas. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro /@hectorsocas.bsky.social / @HSocasNavarro@bird (@pCoffeeBreak / @pCoffeeBreak.bsky), Sara Robisco Cavite @SaraRC83 / @ViajandoConCiencia.bsky, Juan Carlos Gil Montoro @ApuntesCiencia / @ApuntesCiencia.bsky / @ApuntesCiencia@astrodon (solo cara A), y Francis Villatoro @eMuleNews / @eMuleNews.bsky / @eMuleNews@mathstodon. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @ManuPombrol el diseño de mi fondo para Zoom; muchas gracias, Manu.

En la presentación, Héctor nos comenta que Isaac Newton nació el día del perihelio (4 de enero de 1643 en el calendario gregoriano actual, aunque en el calendario juliano vigente era el 25 de diciembre de 1643).

Me toca comentar dos artículos sobre la posible existencia de una compañera (Betelbuddy) de la supergigante roja Betelgeuse (α Orionis). La explicación consensuada de la «gran disminución de brillo» (Great Dimming) de Betelgeuse entre finales de 2019 y principios de 2020 es la expulsión de una nube de polvo que oscureció parte de su luz; así lo confirman las observaciones espectroscópicas (Episodio 420 de CB:SyR, LCMF, 15 jun 2023; Ángel R. López Sánchez, «El destino de Betelgeuse,» Universo Rayado, 16 jun 2023). Esta estrella variable tiene un brillo muy irregular, en el que destaca una oscilación con un periodo de ≈2100 días, llamado periodo secundario largo (Long Secondary Period, o LSP), que aún no tiene explicación consensuada. Se llama secundario, porque el modo fundamental (FM) asociado a la oscilación del radio (pulsación) de la estrella tiene un periodo de ≈400 días, con su primer armónico (O1) a ≈200 días. La mayoría de las gigantes rojas, estrellas en la rama asintótica de las gigantes rojas, hipergigantes amarillas y supergigantes rojas también presentan un periodo secundario largo LSP, adicional a su FM y varios armónicos (se han observado hasta O3). Por cierto, destaca Héctor que Betelgeuse tiene varios comportamientos anómalos sin explicación. Como su gran velocidad de rotación superficial (5 km/s) que es un poco mayor que la del Sol (4 km/s), pero como tiene un tamaño similar a la órbita de Júpiter su velocidad esperada debería ser del orden de un 1 km/s (cuatro o cinco veces menor).

Dos artículos en Astrophysical Journal proponen que la mejor explicación para el LSP es una estrella compañera (α Orionis B) con un masa entre 1 y 1.5 masas solares, a una distancia de unos 2.5 radios de Betelgeuse y cuya órbita atraviesa el polvo que la rodea. Esta explicación es coherente con las observaciones de las curvas de luz y de la velocidad radial. La idea de que la LSP de Betelgeuse sea causada porque su naturaleza binaria es muy antigua (Plummer 1908; Bottlinger 1911; Lunt 1916; Spencer Jones 1928; etc.); pero fue descartada porque no se observó su compañera. Aún así, se ha vuelto a proponer muchas veces (Karovska et al. 1986; Wood et al. 1999; etc.). Los dos nuevos artículos siguen dicha línea de publicaciones. El artículo de Jared A. Goldberg, Meridith Joyce, László Molnár, «A Buddy for Betelgeuse: Binarity as the Origin of the Long Secondary Period in α Orionis, » The Astrophysical Journal 977: 35 (29 Nov 2024), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad87f4, arXiv:2408.09089 [astro-ph.SR] (17 Aug 2024), compara entre sí 10 hipótesis para explicar el LSP, 3 de ellas para un sistema binario (ver la tabla), concluyendo que la más plausible para explicar la LSP es la existencia de una compañera cercana, con una órbita en la región de polvo que rodea a Betelgeuse. Recomiendo a los interesados la lectura de este artículo es expone de forma muy clara los argumentos a favor y en contra de dichas 10 hipótesis; como es obvio, hay un cierto sesgo argumental hacia la «nueva» hipótesis.

El análisis de las curvas de luz (magnitud aparente en el canal V) y de velocidad radial (RV) se estima que el LSP de Betelgeuse tiene un periodo P = 2169 ± 5.3 días; para ello se asume que su masa es M₁ = 18 ± 1 M☉ (masas solares). Bajo varias hipótesis sobre la órbita, que parecen razonables, se estima que la compañera Betelbuddy es una estrella de baja masa M₂ sin i = 1.17 ± 0.07 M☉, con una inclinación i > 66 ± 4 grados (luego con una masa M₂ < 1.5 M☉). Estimando el radio de Betelgeuse como R₁ entre 702 y 890 R☉ (radios solares) a 1 sigma (68 % CL), la separación orbital de la compañera se estima en 1850 ± 70 R☉ (entre 2.11 y 2.64 veces el radio de Betelgeuse). Observar la compañera es casi imposible, ya que la luminosidad de Betelgeuse (≈10⁵ L☉, luminosidades solares) es al menos 10⁴ veces mayor que la de su compañera (que se estima < 10 L☉). La única esperanza es observarla es con luz ultravioleta desde el espacio (usando el telescopio espacial Hubble en 26/11/2027 quizás se observen indicios, pero habrá que esperar al futuro telescopio UVEX (UltraViolet Explorer) para intentar observarla en 15/11/2030, si se lanza a principios de 2030, o 04/11/2033, si no se cancela este telescopio).

Lo más curioso es que estos resultados han sido confirmados por un análisis independiente emprendido en el segundo artículo, Morgan MacLeod, Sarah Blunt, …, Eric L. Nielsen, «Radial Velocity and Astrometric Evidence for a Close Companion to Betelgeuse,» The Astrophysical Journal 978: 50 (24 Dec 2024), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad93c8, arXiv:2409.11332 [astro-ph.SR] (17 Sep 2024), que estudia las curvas de velocidad radial y los indicios astrométricos de la compañera. Los resultados son similares (compatibles a nivel estadístico), con periodo LSP de P = 2190⁺⁸⁴₋₉₆ días, una masa de la primaria M₁ = 18.7^+4.5_−6.0 M☉, y de la compañera M₂ = 2.2 ± 0.5 M☉, con una inclinación orbital i = 98 ± 5 grados. Sin lugar a dudas es una buena noticia que se publique una replicación realizada en paralelo.

Por supuesto, debemos ser cautos, pues aún falta consenso sobre muchas de las propiedades de Betelgeuse. Por ejemplo, hay indicios de que las señales con periodo de ≈400 días y de ≈200 días podrían ser debidas a la convección de la superficie estelar, en lugar de ser el modo fundamental y el primer armónico de la pulsación del radio estelar. Así lo apoya el reciente artículo de Quentin Pilate, Arturo López Ariste, Alexis Lavail, Philippe Mathias, «The variability of Betelgeuse explained by surface convection,» Astronomy & Astrophysics 691: A297 (21 Nov 2024), doi: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450987, arXiv:2410.08819 [astro-ph.SR] (11 Oct 2024). A pesar de no ser una explicación con mucho consenso científico, resulta interesante mencionarla por sus implicaciones. Si el periodo secundario largo (LSP) de ≈2100 días fuera en realidad el modo fundamental de pulsación, entonces Betelgeuse estaría en sus fases finales ante de explotar como supernova de tipo II, evento que se esperaría en una escala ultracorta, quizás solo unas décadas. Disfrutar durante nuestra vida de una explosión de supernova muy cercana (unos 600 años luz de distancia) sería un suceso extraordinario; pero como siempre, se requieren evidencias extraordinarias, que ahora mismo no están disponibles. Todo apunta a que explotará pronto, a escala cósmica, en los próximos cien mil años. Más información divulgativa en la nota de prensa de Mark Thompson, «Is Betelgeuse actually a binary star?» Universe Today, 29 Aug 2024.

Héctor agradece el patrocinio de AICAD Business School (https://www.aicad.es). Aicad es la empresa de Inma Vega y Ermel, oyentes del programa desde hace nueve años y personas cientófilas. Nos anuncia la semana de la inteligencia artificial (IA Week 2025), un evento gratuito desde el 20 al 23 enero 2025, aunque hay que registrarse en la página web https://www.aicad.es/events/ia-week-2025. También ofertan un máster de inteligencia artificial (para nuestros oyentes habrá un descuento, solo tienen que decir que lo son al inscribirse).

Juan Carlos nos habla de la bacteria Conan (Deinococcus radiodurans), así llamada por su resistencia a la radiación. Ha servido de inspiración para un artículo publicado en PNAS que presenta un nuevo complejo proteico ternario que actúa como super antioxidante; este nuevo complejo Mn²⁺(Pi/DP1), llamado MDP, está formado por el catión de manganeso Mn²⁺, el ortofosfato (PO₄³⁻, o Pi) y un decapéptido sintético (DP1, con secuencia de aminoácidos DEHGTAVMLK). Protege contra los radicales superóxido (O₂⁻) generados por la radiación ionizante (y por el estrés oxidativo metabólico). El complejo MDP protege a las proteínas (enzimas) contra el daño oxidativo sufrido tras una dosis alta de radiación gamma. Según el artículo el efecto protector actúa hasta dosis de 60 kGy (kilograys); recuerda que una radiografía médica equivale a una dosis de unos miligrays (mGy), un millón de veces menor (la dosis letal para humanos ronda 4–6 Gy).

Usando calorimetría de titulación isotérmica (ITC), resonancia de espín electrónico (EPR) y espectroscopía de resonancia magnética nuclear (NMR) se han determinado las afinidades de unión entre los componentes del complejo. DP1 tiene una afinidad baja por Mn²⁺, pero gracias al Pi se logra una afinidad óptima para su actividad estable como antioxidante. Este nuevo complejo MDP tiene aplicaciones para el diseño de vacunas mediante inactivación por radiación del patógeno; el complejo MDP protegerá los antigénicos de su destrucción oxidativa durante la inactivación del patógeno. También tendría aplicaciones en el desarrollo de agentes radioprotectores más efectivos y nuevas terapias contra el daño inducido por radicales libres (para combatir el estrés oxidativo en células y tejidos).

El artículo es Hao Yang, Ajay Sharma, …, Brian M. Hoffman, «The ternary complex of Mn²⁺, synthetic decapeptide DP1 (DEHGTAVMLK), and orthophosphate is a superb antioxidant,» PNAS 121: e2417389121 (12 Dec 2024), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2417389121. Juan Carlos nos menciona que en esporas desecadas y congeladas, la bacteria Deinococcus radiodurans puede soportar niveles de radiación de hasta 140 000 grays (140 kGy), cuando en cultivo líquido solo aguanta 25 kGy (para un humano, una dosis de 5 Gy en todo el cuerpo conduce a la muerte en un par de semanas).

Héctor nos cuenta un artículo de David Kipping en el International Journal of Astrobiology sobre el problema de ajuste fino en la visión SETI-optimista. Como curiosidad destaca que Kipping incluye en los agradecimientos de sus artículos a todos los mecenas que patrocinan su Cool Worlds Lab. En 1968, Edwin Jaynes afirmó que si quieres saber si una sustancia se disuelve en agua y tienes muchos vasos de agua para experimentar, sabes que o bien se disuelve en todos los vasos, o bien no se disuelve en ninguno (salvo que los vasos estén a una temperatura crítica asociada a la disolubilidad). Jaynes estudió este experimento mental mediante un modelo estadístico de tipo proceso de Bernoulli. La idea de Kipping es aplicar este argumento a la ecuación de Drake (1965) para el número medio de civilizaciones capaz de comunicarse en la galaxia. Esta ecuación es una multiplicación de factores, luego su valor está regido por una distribución log-normal (que es igual de probable que sea 10 y que sea 0.1, o que sea 100 y que sea 0.01).

Kipping considera una variante de la ecuación de Drake que tiene en cuenta la tasa de nacimiento y muerte de civilizaciones tecnológicas en la galaxia (tecnológicas significa con capacidad para comunicarse entre sí, lo hagan o no lo hagan). Propone incorporar ideas de la Ecología, en concreto, de la distribución estadística de Haldane (1932), que tiene forma sigmoidal saturada (ver la figura). Como resultado el valor concreto de los factores de la ecuación de Drake sería irrelevante, lo único que importaría es el valor final del producto. La distribución sigmoidal para la fracción de ocupación F de la galaxia por civilizaciones tecnológicas solo puede ser un número muy pequeño, F ≈ 0, o muy grande, F ≈ 1 (cualquier otra posibilidad es muy improbable). En el primer caso, en nuestra galaxia solo habría un planeta habitado por una civilización tecnológica (el nuestro); en el segundo caso, nuestra galaxia estaría rebosante de planetas con civilizaciones tecnológicas. Incluso en este último caso, sigue siendo muy improbable que se comunicaran con nosotros y que en su caso podamos detectar su existencia (así se evita la paradoja de Fermi). El artículo es David Kipping, Geraint Lewis, «Do SETI Optimists Have a Fine-Tuning Problem?» aceptado en el International Journal of Astrobiology (IJA), arXiv:2407.07097 [astro-ph.IM] (14 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.07097.

Confieso en el podcast que este tipo de artículos no me gustan, pues me parecen vacíos de contenido y me recuerdan a los de los filósofos posmodernistas, cuyos argumentos se reducen a jugar con el lenguaje, en lugar de ofrecer un análisis profundo y estructurado. Por supuesto, todos los filósofos que lean esto criticarán mis palabras y afirmarán que estoy sesgado por el caso Sokal, que hay muchos filósofos posmodernistas cuyos artículos merecen muy mucho la pena. Prometo evitar más disquisiciones filosóficas en el podcast (en rigor, no siendo filósofo, son irrelevantes).

Sara nos cuenta un artículo sobre el uso de cubos de datos en Ciencias de la Tierra (ESDC siglas de Earth System Data Cubes). Explicar este tipo de artículos informáticos que pretenden reivindicar una nueva tecnología entre sus potenciales usuarios (en este caso son geofísicos y científicos de la tierra) siempre es muy difícil. Los cubos de datos (que en realidad son hipercubos, pues tienen muchos dimensiones) agregan datos en tiempo y espacio de diversa naturaleza, con objeto de facilitar su exploración desde ciertos prismas (que serían los ejes del cubo) para desvelar correlaciones espaciotemporales que no son explícitas. En este contexto, las herramientas de inteligencia artificial ofrecen un enfoque integrador para intermediar entre el usuario y el técnico. A priori, en un mundo ideal, las ideas del usuario serán transformadas en algoritmos de análisis de los datos con un procedimiento automatizado gracias a la IA; en la práctica, se requieren equipos multidisciplinares para lograrlo, lo que incurre en enormes costes (que muchos usuarios no pueden afrontar).

Los cubos de datos prometen ser fundamentales en el análisis de datos obtenidos mediante satélites (sobre todo imágenes, pero también datos de radar y otros tipos). Por ello, hay mucho interés en este campo por parte de las agencias espaciales (como la ESA que financia el proyecto AI4Science —Deep Extremes and DeepESDL). Recomiendo disfrutar del audio del podcast para escuchar la defensa de Sara de este tipo de tecnologías. El artículo David Montero, Guido Kraemer, …, Miguel D. Mahecha, «Earth System Data Cubes: Avenues for advancing Earth system research,» Environmental Data Science 3: e27 (02 Jan 2025), doi: https://doi.org/10.1017/eds.2024.22.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Javier Benavides pregunta: ¿y qué pasó con T Coronae Borealis? Héctor recuerda que es una estrella que está previsto que explote como nova en cualquier momento, entre hoy y un año. No será una supernova, sino que es una nova recurrente, cada cierto tiempo explota como nova de forma cíclica. De memoria, recuerda que la nueva explosión se espera para 2025.5 ± 1.3 años a una sigma, luego hay una probabilidad del 68 % de que explote entre este verano y el invierno de 2027. Sara recalca que las barras de error son importantes.

Cristina Hernández García pregunta: ¿Cómo funciona la desmagnetización adiabática en la computación cuántica? ¿Cómo son los telómeros de Deinococcus Radiodurans y cuanto tiempo puede vivir una en condiciones amables?» Contesto que Juan Carlos ha usado la palabra cromosoma para referirse al ADN principal de esta bacteria procariota, pero que dicho ADN no está plegado en forma de cromosoma como en las células eucariotas (de hecho esta bacteria tiene dos ADN circulares de 2.6 Mb y 0.4 Mb, y dos plásmidos de 45 kb y 177 kb, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/GCF_020546685.1/).

En cuanto a la desmagnetización adiabática en computación cuántica, no sé a qué se refiere con esta pregunta. Ahora supongo que se refiere al uso de la desmagnetización adiabática como método de enfriamiento (permite es el proceso por el cual un imán reduce su campo magnético de forma lenta debido a los efectos del entorno; es adiabática porque no implica intercambio de calor con el entorno. Se puede usar para enfriar materiales magnéticos usando un campo magnético externo que se aplica de forma lenta (de manera adiabática). Permite alcanzar temperaturas de microkelvin a partir de muestras con temperaturas de milikelvin. Los ordenadores cuánticos actuales basados en cúbits superconductores suelen trabajar en el régimen de los milikelvin, luego no se usa la desmagnetización adiabática para enfriarlos. ¿Se podría usar? A priori debería ser posible, sin embargo, como se usan campos magnéticos intensos, podrían aparecer corrientes espurias en los cúbits superconductores que incrementaran su ruido de fondo. Aunque supongo que con un diseño apropiado se podrían reducir.

Cristina Hernández García pregunta: «¿Es cierto ese rumor [de] que con el nuevo gran telescopio en Atacama se deberá pasar por el filtro de militares de EE.UU. para no revelar satélites militares?» Contesta Héctor que es cierto, en el Observatorio Vera Rubin. Hay un sistema financiado por el Pentágono (con unos cinco millones de dólares o algo así) que está en el pipeline de procesado de datos para eliminar las imágenes de satélites militares. Las imágenes se encriptan, se mandan al Pentágono donde las desencriptan, borran los satélites militares y luego se publican los datos desencriptados para uso científico. Este proceso implica un retraso de unos tres días y pico para la publicación de imágenes. Sara pregunta si se hace con todos los telescopios. Héctor replica que es la primera vez que se va a hacer. Y bromea con que no tenemos constancia de que se vayan a borrar los ovnis.

Nema pregunta: «Francis, ¿a qué se debe tu, entre paréntesis, aparente desinterés por SETI?» Contesto que no me interesa en su estado actual el tema del envío y recepción de señales. Creo que hasta dentro muchos siglos no habrá ningún resultado. Me gusta el conocimiento científico y en el contexto de SETI no se va a recabar conocimiento en siglos. La exobiología me parece más interesante. Sugiero que Héctor es optimista respecto a las señales, tecnomarcadores y biomarcadores. Héctor contesta que es pesimista en cuanto a SETI, pero que es optimista en cuanto biomarcadores. Todo depende de si hay vida en exoplanetas de enanas rojas. Yo destaco que su gran actividad estelar me lleva a pensar que no habrá vida en ellas. Héctor concluye que esa es la pregunta del millón de dólares; pero si fuera posible, habría respuesta en décadas, aunque si no es posible, habrá que esperar siglos.

Cebra pregunta: «¿Los objetos sometidos en órbitas elípticas trabajan como un reloj y cada vuelta cae en un punto fijo?» Héctor contesta que así es un problema de dos cuerpos, si solo hay dos cuerpos. Pero como no hay solo dos cuerpos en el universo, siempre hay pequeñas perturbaciones que hacen que la elipse no se cierre. En el Sistema Solar el caso más exagerado es el planeta Mercurio, cuyo perihelio se desplaza 574 segundos de arco por siglo, de los que 531 son debidos a los demás planetas (Venus, Tierra, Júpiter, etc.), a la forma del Sol y a resonancias orbitales, y 43 segundos de arco por siglo son debidos a la teoría de la relatividad general de Einstein. Recuerdo que en relatividad general no existen las órbitas cerradas, ni siquiera para el problema de dos cuerpos, pues todo movimiento orbital emite ondas gravitacionales (aunque es un proceso muy lento). Héctor recalca que es un proceso ultralento y que en la práctica toda órbita de dos cuerpos es cerrada en las escalas de tiempo de interés astronómico.

Héctor nos comenta que la velocidad de la luz es muy buena para viajar a las estrellas, aunque es muy mala para ir y volver. Nuestra galaxia tiene unos 100 000 años de diámetro; acelerando a 1 g durante la mitad del viaje y desacelerando a 1 g la otra mitad, cruzar la galaxia de punta a punta requiere unos 10 años. Aunque para un observador externo hayan transcurrido más de 100 000 años. Destaco que mantener una aceleración de 1 g durante mucho tiempo es imposible (en la práctica).

Thomas Villa pregunta: «Hace tiempo Caplan sugirió que en el interior de las estrellas podría haber agujeros negros. ¿Las inestabilidades de Betelgeuse no se parecen a las inestabilidades que predijo Caplan?» Se refiere al artículo de Matthew E. Caplan, Earl P. Bellinger, Andrew D. Santarelli, «Is there a black hole in the center of the Sun?» Astrophysics and Space Science 369: 8 (19 Jan 2024), doi: https://doi.org/10.1007/s10509-024-04270-1. Héctor contesta que no lo sabe, que habría que simularlo. Pero que creo que no es posible explicar las curvas de luz de Betelgeuse con dicha hipótesis. Reafirmo su opinión recordando que los agujeros negros son pequeños hasta el extremo (para una masa solar un radio de 3 kilómetros) y las supergigantes rojas son enormes (Betelgeuse tiene el radio de la órbita de Júpiter). Las oscilaciones de la superficie de una estrella tan grande me parecen imposibles de explicar con un agujero negro central tan pequeño. Héctor enfatiza que no le consta que se haya estudiado cómo se altera la evolución de una supergigante roja con un agujero negro de masa estelar en su centro. Yo comento que las escalas de tiempo (cientos o miles de días) de la evolución de la superficie de Betelgeuse me parecen imposibles de explicar con procesos de acreción de materia en el núcleo de la estrella.

¡Que disfrutes del podcast!

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