Archivo para 26 noviembre 2010

Agujero negro puede ofrecer pruebas de dimensiones extras

Investigadores de la Universidad de Pennsylvania, informaron que una nueva prueba para medir la capacidad de la gravedad de desviar la luz de estrellas distantes que están alrededor de objetos grandes como los agujeros negros puede ofrecer pruebas de la existencia de dimensiones extras en el universo.

El análisis fue llevado a cabo por Amitai Y. Bin-Nun, estudiante graduado de astrofísica teórica y cosmología, con la orientación de Justin Khoury, profesor asistente, y Ravi K. Sheth, profesor en el Departamento de Física y Astronomía de la Escuela de Artes y Ciencias de Penn. “Encontramos que, si nuestro universo esta descrito por una teoría que incorpora dimensiones extras, la luz cercana al agujero negro que está en el centro de nuestra galaxia, puede aparecer más brillante que si viviéramos en un universo sin dimensiones extra”, expresó Bin-Nun.

Bin-Nun estudió el efecto de la lente gravitacional sobre las estrellas que orbitan Sagittarius A*, o Sgr A *, una fuente de radio en el centro de la Vía Láctea. Sgr A* fue elegido debido a que alberga un agujero negro supermasivo según la hipótesis de que hay uno en el centro de la Vía Láctea. El fuerte tirón gravitatorio del agujero negro distorsiona la luz de Sgr A* antes de que alcance la Tierra, creando la ilusión de imágenes múltiples de la misma estrella.

Para cada estrella, Bin-Nun, encontró que el brillo de la imagen secundaria iba a cambiar con el tiempo y llegaría a su cenit de brillo cuando la estrella este casi alineada con Sgr A*. Si la hipótesis es correcta, entonces la imagen secundaria de la estrella, en este caso S2 será hasta un 44 por ciento más brillante a principios del 2018 cuando alcance su máximo brillo, proporcionando evidencia de la presencia de una quinta dimensión donde la gravedad está muy diluida.

En física, la quinta dimensión es una hipotética dimensión extra. Algunos científicos han especulado que el gravitón, una partícula que está asociada a los efectos de la fuerza de gravedad, puede salir a una quinta o más dimensiones y el cual explicaría por qué la fuerza de gravedad es significativamente más débil que las otras fuerzas fundamentales.

Sagittarius A*, un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

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Átomos de antimateria

Científicos en el CERN han logrado capturar átomos de antimateria (antihidrógeno) por primera vez. Esto les brindara la posibilidad de llevar a cabo un estudio más detallado del antihidrógeno, que a su vez permitirá a los científicos comparar la materia y la antimateria y eventualmente entender la naturaleza y los orígenes del universo.

Comprender la antimateria es uno de los mayores desafíos que enfrenta la ciencia – la mayoría de los físicos teóricos y cosmólogos creen que en el Big Bang, cuando el universo fue creado, la materia y la antimateria se produjeron en cantidades iguales. Sin embargo, nuestro mundo está hecho de materia, y la antimateria parece haber desaparecido. Comprender la antimateria podría arrojar luz sobre por qué casi todo en el universo conocido se compone de materia.

La antimateria ha sido muy difícil de manipular porque la materia y la antimateria no se llevan, se destruyen instantáneamente la una contra la otra al contacto, en un destello violento de energía. En el 2002 los científicos del CERN produjeron átomos de antihidrógeno en grandes cantidades, pero tenían una vida útil muy corta – sólo varios milisegundos – porque el anti-hidrógeno entraba en contacto con las paredes de sus contenedores y se aniquilaban.

En este último experimento la vida útil de los átomos de anti-idrógeno se amplió mediante el uso de campos magnéticos que atrapo esos átomos y así evito que entraran en contacto con la materia. Los investigadores crearon 38 átomos de antihidrógeno y se aferraron a ellos por cerca de una décima de segundo, que es el tiempo suficiente para estudiarlos, expreso el profesor Jeffrey Hangst, del equipo de científicos del CERN que trabajó en el programa. Para atrapar tan sólo 38 átomos, se tuvo que ejecutar el experimento 335 veces.

Longair Malcolm, profesor de filosofía natural en la Universidad de Cambridge, dijo a CNN que los resultados del CERN eran un logro considerable. “En el Big Bang creemos que las temperaturas eran muy, muy altas y entendemos la teoría de por qué la antimateria desapareció, pero no hay una teoría física que lo respalde”. La antimateria fue predicha por primera vez en 1931 por el físico británico Paul Dirac, quien especulo que la antimateria es materia ordinaria a la inversa.

 

Átomos de antihidrógeno no interceptados y aniquilados en la superficie interna de la trampa ALPHA.

Microscopio revela imágenes detalladas de la célula

Nuevo microscopio ofrece imágenes de alta resolución en 3D de una célula, cerrando así una brecha entre las técnicas convencionales de microscopio. Esta es una ventaja sobre la microscopía electrónica, en el que se monta una imagen en 3D de muchas secciones delgadas llegando a tardar hasta semanas para una sola célula. Además, la célula no tendrá que ser marcada con tintes, a diferencia de la microscopía de fluorescencia, donde sólo las estructuras marcadas se hacen visibles.

El nuevo microscopio de rayos X en cambio explota el contraste natural entre la materia orgánica y el agua para formar una imagen de todas las estructuras celulares.  Hasta los más pequeños detalles son visibles: la doble membrana del núcleo celular, los poros nucleares en la envoltura nuclear, los canales de la membrana en el núcleo, las numerosas invaginaciones de la membrana mitocondrial interna e inclusiones en los organelos celulares como los lisosomas.

Esta es la primera vez que la llamada ultraestructura celular- estructura que es demasiado pequeña como para ser vista con un microscopio óptico- ha sido fotografiada con rayos X con una precisión, de hasta 30 nanómetros. Diez nanómetros son cerca de una diez milésima parte del grosor de un cabello humano. Todo ello ofrecerá una nueva herramienta para biología estructural y tener una mejor comprensión de la estructura celular que será crucial para el esclarecimiento de los procesos internos celulares: por ejemplo, cómo los virus o las nanopartículas penetran en las células o en el núcleo.

 

Imagen que muestra el nucléolo y los canales de la membrana que atraviesa el núcleo.

Un velcro para nanopartículas: ADN

El ADN puede hacer más que solo controlar como se hacen nuestros cuerpos, también puede orientar la composición de muchos tipos de materiales. Byeongdu Lee y sus colegas en la Universidad Northwestern descubrieron que filamentos de ADN puede actuar como una especie de nanoscópico “velcro” que puede unir nanopartículas de distintos tipos. “Por lo general es difícil de controlar con precisión las nanoestructuras”, expresó Lee. “Pero mediante el uso de ADN, estamos pidiendo prestado el poder de la naturaleza.”

El efecto “velcro” del ADN se debe a los “extremos pegajosos” de la molécula, que son regiones de nucleótidos desapareados – los bloques básicos del ADN – que son aptos para unir químicamente a sus pares de bases, al igual que en nuestros genes. Cuando regiones similares entran en contacto, uniones químicas forman un entramado rígido. Los científicos y los ingenieros creen que estas nanoestructuras complejas tienen el potencial para formar la base de nuevos plásticos, electrónicos y combustibles.

En 2008, Lee y sus colegas unieron ADN a nanopartículas esféricas de oro, con la esperanza de controlar la forma en que las partículas se organizaban en compactos cristales. Este proceso se llama “embalaje” de nanopartícula y se cree que al colocar el ADN a las nanopartículas, se puede controlar la forma del mismo envase. “Los materiales que se embalan de manera diferente – incluso si se hacen de la misma sustancia – han demostrado que exhiben propiedades físicas y químicas dramáticamente diferente”, indicó Lee.

Si bien el experimento de 2008 mostró que el ADN parece controlar el embalaje de nanoesferas, no se sabe si el efecto se produciría con geometrías diferentes de nanopartículas. En el experimento más reciente se analizo diferentes formas de nanopartículas para determinar si sus contornos afectan cómo son embalados. La forma de las partículas modificó la estructura final del material, pero sólo en la medida en que se alteraron los “extremos pegajosos” del ADN.

 

Nanopartículas unidas por ADN.

Fututos eclipses solares

Sin duda uno de los fenómenos más hermosos y sorprendentes son los eclipses solares. Y aunque en el pasado estremecían tanto a los hombres que los relacionaban con desastres naturales y otras supersticiones, en la actualidad no han dejado de maravillarnos.

Un eclipse solar es el fenómeno que se produce cuando la Luna oscurece el Sol, interponiéndose entre éste y la Tierra. Para que ocurra esta alineación, es imprescindible que la Luna se encuentre en fase nueva. Se verá un eclipse total para los observadores situados en la Tierra que se encuentren dentro del cono de sombra lunar. La duración de la fase de totalidad puede variar entre entre 2 y 7 minuto alcanzando algo más de 2 horas todo el fenómeno.

En esta ocasión Exploratorium nos brinda un mapa de los futuros eclipses solares totales que acontecerán en la Tierra, donde serán los más afortunados los que se encuentren en el lugar y momento exacto.  Podemos apreciar  que el próximo eclipse total de sol que pasara en México será hasta el 8 de abril de 2024. El último que se pudo observar en México fue el del 11 de julio de 1991.

Como dato adicional un eclipse total de Sol sucede en el mismo punto terrestre una vez cada 200-300 años.
http://www.exploratorium.edu/eclipse/future.html

 

Mapa de futuros eclipses totales de Sol por Exploratorium.

Descubren joven agujero negro cercano

Los astrónomos usando el observatorio Chandra X-ray de la NASA han encontrado evidencia del más joven agujero negro conocido en nuestra vecindad cósmica. El agujero negro de 30 años de edad, ofrece una oportunidad única de ver este tipo de objetos desarrollarse desde la infancia además podría ayudar a los científicos a entender mejor cómo explotan las estrellas masivas, y los restos que dejan.

Este agujero negro es un remanente de la SN 1979C, una supernova en la galaxia M100 aproximadamente a 50 millones años luz de la Tierra. Datos del Chandra, el satélite Swift de la NASA, XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y el observatorio alemán ROSAT revelaron una fuente brillante de rayos X que se ha mantenido estable durante la observación hecha desde 1995 hasta 2007. Esto sugiere que el objeto es un agujero negro alimentándose por material que cae en ella de la supernova o una compañera binaria.

“Si nuestra interpretación es correcta, este es el ejemplo más cercano, donde el nacimiento de un agujero negro ha sido observado “, dijo Daniel Patnaude del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio.

Los científicos piensan que SN 1979C se formó cuando una estrella 20 veces más masiva que el sol se destruyó. Y aunque muchos nuevos agujeros negros en el universo se han detectado en la forma de estallidos de rayos gamma (GRBs), SN 1979C es la excepción porque está mucho más cercana y pertenece a una clase de supernovas que es poco probable que se asocie con un GRB.

A pesar de que la evidencia apunta a un agujero negro recién formado en SN 1979C, otra intrigante posibilidad es que una joven estrella de neutrones que gira rápidamente con un poderoso viento de partículas de alta energía podría ser responsable de la emisión de rayos-X. Esto haría que el objeto en SN 1979C el más joven y más brillantes ejemplo de una “nebulosa de viento de púlsar o plerión” y la más joven estrella de neutrones conocida. El púlsar del Cangrejo, es el ejemplo más conocido de una plerión.

La imagen muestra la supernova SN 1979C que puede contener el más joven agujero negro conocido en nuestro vecindario cósmico.

Grafeno a partir de azúcar

Un equipo de investigadores de la Universidad de Rice ha encontrado que el azúcar común de mesa pueden ser manipulado para formar láminas de grafeno. Material recién descubierto que consiste en una estructura laminar plana, de un átomo de grosor y compuesta por átomos de carbono. Sin embargo un obstáculo ha sido la fabricación de grafeno en una escala comercial, y ahí es donde la investigación de Rice entra en juego.

El avance de Rice en la fabricación de grafeno es notable no sólo por el uso de un material común, no tóxico, sino también porque se puede lograr en un solo paso, y a una temperatura relativamente baja. Los investigadores usan materiales ricos en carbono como el plexiglás sobre un sustrato de níquel o cobre. Cuando se expone al hidrógeno y al gas de argón, el metal actúa como catalizador, siendo el material reducido a carbón puro y produciendo una sola capa de grafeno. Finalmente se trataron con otras fuentes de carbono y encontraron que el azúcar normal funciona perfectamente.

Si el proceso de azúcar a grafeno resulta comercialmente viable, le daría al azúcar un papel crítico en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la conservación de los recursos en nuestro mundo, ya que permitiría la posibilidad de crear dispositivos mucho más pequeños, más ligeros, más rápidos, más eficientes y utilizarían mucha menos energía.

Azúcar podría ser utilizado en la fabricación de grafeno.