Dos enormes estrellas están en proceso de fusionarse en una sola

Los astros del sistema MY Camelopardalis están ya tan cerca que comparten envoltura y acabarán formando un único objeto de unas 70 veces la masa del Sol

Una estrella de unas 38 veces la masa del Sol y otra ligeramente inferior, de unas 32 masas solares, están tan cerca que comparten una única envoltura. Ambas orbitan alrededor de un centro de masas común, y acabarán fusionándose en una única estrella supermasiva, dicen los científicos, de unas 70 veces la masa del Sol. “Será dentro de algunos millones de años, ni siquiera decenas de millones de años, y tenga en cuenta que eso no es apenas nada en términos astronómicos… nuestro Sol tiene 4.500 millones de años de vida”, explica a EL PAÍS Javier Lorenzo, astrónomo de la Universidad de Alicante y líder del equipo que ha descubierto y caracterizado está sistema binario. MY Camelopardalis, situado, en la constelación de la Jirafa, está a una distancia de entre 12.000 y 15.000 años luz de la Tierra, en nuestra galaxia.

Cuando las dos estrellas se fusionen, la nueva “seguirá su evolución normal, quemando hidrógeno, luego helio… y, posiblemente acabe su vida en una gran explosión de supernova”, añade Lorenzo. En cuando a la fusión, no está claro cómo será: algunas teorías “sugieren que el proceso será extremadamente rápido, liberando una enorme cantidad de energía en una especie de explosión”; otros modelos “favorecen un proceso menos violento, pero, en cualquier caso, espectacular”, señala el Observatorio de Calar Alto (Almería), donde se han hecho las observaciones de este trabajo.
La investigación de este sistema binario, cuyos resultados se presentan en la revista Astronomy & Astrophysics, ha permitido desvelar sus características, pero, además, sustenta teorías actuales que proponen que las estrellas extremadamente masivas se forman precisamente por fusión de las componentes del sistema binario. “Este es el sistema binario más masivo que se ha descubierto formado por estrellas de la secuencia principal, es decir, que están quemando hidrógeno”, apunta Lorenzo.
Las dos estrellas de MY Camelopardalis , jóvenes, muy luminosas y muy calientes (la más masiva, con mayor temperatura, según escriben en su artículo científico estos astrónomos) tienen un período orbital de solo 1,2 días terrestres. Dado su gran tamaño, “tienen que estar enormemente cerca para poder dar una vuelta completa en tan poco tiempo”, señala Sergio Simón, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y uno de los autores de la investigación. “Las estrellas se desplazan a una velocidad superior al millón de kilómetros por hora”, continúa. “Pero, al estar tan cerca, las fuerzas de marea que se establecen entre ellas las fuerzan a rotar sobre sí mismas con el mismo período, es decir, cada estrella gira sobre sí mismas en poco más de un día, mientras que el Sol, que es mucho más pequeño, tarda 26 días en cumplir un giro completo”.
Al estar tan cerca, estas dos estrellas transfieren masa una a la otra y el material de sus capas más externas forman, de hecho, una única envoltura, concluyen estos científicos que la han investigado. Lo que han averiguado de sus características, indica que este sistema binario se formó prácticamente como se encuentra ahora, es decir, que las estrellas ya estaban casi en contacto en el momento de su formación, explica Centro de Astrobiología (CAB), cuya investigadora Miriam García es coautora del trabajo.
En la Vía láctea, la mayoría de las estrellas no son solitarias, como el Sol, sino que forman parte de sistemas binarios o múltiples. “En particular las que son mucho más masivas que el Sol, tienden a aparecer siempre en compañía”, apunta Lorenzo. Y MY Camelopardalis es, además, del tipo denominado binaria eclipsante, un sistema en el que, visto desde la Tierra, cada estrella pasa por delante de la otra cada vez que completa una órbita, lo que produce eclipses parciales de una a la otra.
Lorenzo y sus colegas han basado su investigación en los espectros de luz del sistema binario tomados desde el telescopio de 2,2 metros de diámetro de Calar Alto (Almería), lo que ha proporcionado información esencial para determinar las propiedades de este par de estrellas, como su temperatura superficial y su tamaño (el radio de cada una de ellas es unas ocho veces el del Sol). Pero además, han utilizado la información captada por astrónomos aficionados que han medido son cambios en la cantidad de luz que llega de esas estrellas a lo largo de la órbita.

El grafeno quiere salir del laboratorio

En 1859, cuando Edwin Drake perforó el primer pozo de petróleo en Pensilvania (EE UU), es probable que no pudiese imaginar el mundo que se construiría sobre aquel líquido viscoso. Hasta 1888 no se comercializaron los primeros automóviles de gasolina y hasta 1909 no se desarrolló la tecnología que dio comienzo a la era del plástico. Aquella materia prima interesó desde el principio, pero la tecnología transformó su significado para el mundo.

Hace una década, en un laboratorio de la Universidad de Manchester (Reino Unido), dos hombres nacidos en la Unión Soviética realizaron un descubrimiento cuyo alcance también acabaría por sorprender a sus autores. Andréy Geim, director del laboratorio de nanotecnología de la Universidad, le propuso a su pupilo Konstanin Novoselov que investigase los residuos del trabajo de otros investigadores. Estos, para estudiar el grafito, limpiaban sus capas superficiales pegando cinta adhesiva y tiraban como depilándolo de imperfecciones. Novoselov observó que lo que quedaba pegado eran capas de grafeno, un material de un solo átomo de grosor con unas propiedades que desde entonces no han parado de dar sorpresas. Más resistente que el acero, mejor conductor que el cobre y al mismo tiempo flexible, pronto se empezó a considerar como un material milagro.

La fiebre del grafeno no ha parado de subir en los últimos años y todos quieren participar de esta promesa. Por el momento, Europa lidera la publicación de artículos científicos sobre el material, es la región que más aporta a su conocimiento. Sin embargo, Corea del Sur, China y Japón le sacan mucha ventaja a la hora de asegurar las patentes, la propiedad intelectual para aprovechar el valor de esos conocimientos cuando se empiecen a utilizar para producir teléfonos móviles, baterías o paneles solares. Además, desde el descubrimiento de este derivado del grafito, se han incorporado otros materiales bidimensionales con características excepcionales que multiplican las posibilidades de este campo. Para no perder esa carrera por el control del grafeno y sus primos, la Unión Europea anunció en 2013 el lanzamiento de la iniciativa Graphene Flagship, un proyecto que pretende unificar los esfuerzos de los principales equipos humanos del continente, desde los investigadores más básicos hasta grandes compañías. Con 1.000 millones de euros y 76 centros de investigación académicos y empresariales de 17 países, es el mayor programa de I+D de la historia de la UE.

Hace una década, en un laboratorio de la Universidad de Manchester (Reino Unido), dos hombres nacidos en la Unión Soviética realizaron un descubrimiento cuyo alcance también acabaría por sorprender a sus autores. Andréy Geim, director del laboratorio de nanotecnología de la Universidad, le propuso a su pupilo Konstanin Novoselov que investigase los residuos del trabajo de otros investigadores. Estos, para estudiar el grafito, limpiaban sus capas superficiales pegando cinta adhesiva y tiraban como depilándolo de imperfecciones. Novoselov observó que lo que quedaba pegado eran capas de grafeno, un material de un solo átomo de grosor con unas propiedades que desde entonces no han parado de dar sorpresas. Más resistente que el acero, mejor conductor que el cobre y al mismo tiempo flexible, pronto se empezó a considerar como un material milagro.

La fiebre del grafeno no ha parado de subir en los últimos años y todos quieren participar de esta promesa. Por el momento, Europa lidera la publicación de artículos científicos sobre el material, es la región que más aporta a su conocimiento. Sin embargo, Corea del Sur, China y Japón le sacan mucha ventaja a la hora de asegurar las patentes, la propiedad intelectual para aprovechar el valor de esos conocimientos cuando se empiecen a utilizar para producir teléfonos móviles, baterías o paneles solares. Además, desde el descubrimiento de este derivado del grafito, se han incorporado otros materiales bidimensionales con características excepcionales que multiplican las posibilidades de este campo. Para no perder esa carrera por el control del grafeno y sus primos, la Unión Europea anunció en 2013 el lanzamiento de la iniciativa Graphene Flagship, un proyecto que pretende unificar los esfuerzos de los principales equipos humanos del continente, desde los investigadores más básicos hasta grandes compañías. Con 1.000 millones de euros y 76 centros de investigación académicos y empresariales de 17 países, es el mayor programa de I+D de la historia de la UE.

El alcance y los objetivos de esta propuesta han quedado detallados en un documento que se publicará en las próximas semanas en la revista Nanoscale. Las posibilidades, aunque de momento son solo eso, podrían colocar el grafeno en casi todos los ámbitos de la vida. “La alta conductividad eléctrica del grafeno y su gran área de superficie por unidad de masa hace de él un material interesante para el almacenamiento de energía”, se apunta en el informe, liderado por el Andrea Ferrari, investigador de la Universidad de Cambridge y presidente del Consejo Ejecutivo de la Graphene Flagship.
Además de permitir baterías más ligeras y con más capacidad, sería posible cargarlas en minutos en lugar de las horas que se necesitan ahora. Esa cualidad no solo liberaría a los usuarios de los teléfonos inteligentes de la amenaza de la batería baja, también podría tener un gran impacto en el desarrollo de los coches eléctricos y con ellos, de las energías renovables. Estos automóviles podrían incorporar baterías muy finas distribuidas por toda la estructura del automóvil, evitando ocupar la gran cantidad de espacio que requiere las actuales. También se podrían cargar en minutos en lugar de horas, mejoras convertirían este tipo de vehículos en una alternativa más atractiva a los impulsados por combustibles fósiles. Esta es una de las aplicaciones del grafeno menos lejanas porque la versión del material que se necesita, con cavidades y defectos, no necesitaría tanta maestría.
“Lo interesante de estas grandes iniciativas es que se coordinan esfuerzos, y se evita que en distintas partes de Europa se haga lo mismo y permite una conexión directa con la industria”, explica Frank Koppens, investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona (ICFO) y uno de los autores de la hoja de ruta para el grafeno. Además de acelerar el paso del laboratorio al mercado, la conexión con la industria “ofrece información sobre sus necesidades, algo que también ayuda a mejorar la investigación fundamental”, añade. Koppens descubrió el año pasado una nueva cualidad extraordinaria del grafeno, su gran capacidad para transformar los fotones de la luz en electrones. Si este fenómeno se pudiese mantener a gran escala, este material se convertiría en un gran recurso para construir paneles solares.
Superordenadores ecológicos
No muy lejos de Koppens, también en Barcelona, trabaja otro de los cerebros que lideran esta carrera para trasladar a la vida cotidiana los superpoderes que el grafeno muestra en el laboratorio. Stephan Roche, investigador ICREA en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, es colíder del área de espintrónica del Flagship. Esta tecnología emergente pretende utilizar las cualidades del grafeno para explotar el espín (rotación) de los electrones. Hasta ahora, los circuitos que se encuentran en los ordenadores o los móviles se imprimen sobre silicio, el material sobre el que se construyó la revolución informática. Permitiendo el paso o no de electricidad a través de esos circuitos, es posible codificar en sistema binario la información con la que buscamos ofertas en Internet o enviamos mensajes de texto. El sistema permite aplicaciones fantásticas, pero, como hacen patentes los ordenadores cuando se calientan y sus ventiladores silban, requiere un consumo de energía importante.
En el grafeno, los electrones se mueven con mucha más libertad, 200 veces más rápido que sobre el silicio, consumiendo mucha menos energía y produciendo menos calor. Además de los descubrimientos de investigadores como Roche, en el grafeno es contemplable manipular el espín de los electrones, una característica magnética de las partículas que, como en el caso de la interrupción o no del paso de la energía sobre el silicio, permitiría codificar información. “Nunca se ha podido construir un dispositivo con estas características porque hasta ahora no se ha conseguido actuar en el espín a temperatura ambiente en ausencia de corriente eléctrica”, explica Roche. Hacerlo permitiría introducir mucha más capacidad de cálculo en menos espacio y con una fracción del consumo energético.
Como sucedió en el caso del petróleo y con otros avances científicos, es posible que la tecnología realmente transformadora llegue cuando el grafeno se encuentre con un saber que aún no se ha alcanzado. Los participantes en el Graphene Flagship están convencidos de que en cualquier caso este impulso económico —importante para la ciencia, pero muy pequeño si se compara con casi cualquier gran inversión de la UE— servirá para abonar ese tipo de encuentros entre el grafeno, sus primos y las tecnologías sobre las que se construirá el siglo que viene.

El CERN descubre dos nuevas partículas nunca vistas

Conocidas como Xi_b'- y Xi_b*-, fueron predichas por el modelo de quarks, pero no habían sido vistas hasta ahora
Los responsables del experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ha anunciado este miércoles el descubrimiento de dos nuevas partículas de la familia bariónica, las formadas por quarks.

Estas partículas, conocidas como Xi_b'- y Xi_b*-, fueron predichas por el modelo de quarks, pero no habían sido vistas hasta ahora. Al igual que los protones que acelera el LHC, las nuevas partículas son bariones hechos de tres quarks y unidos por la fuerza nuclear fuerte (una de las cuatro interacciones fundamentales en la naturaleza). Sin embargo, los tipos de quarks son diferentes.
Las nuevas partículas Xib contienen ambas un quark belleza (b), un extraño (s) y uno abajo (d), mientras que el protón está formado por dos quarks arriba (u) y un abajo (d). Debido a la masa de los quarks b, estas partículas son seis veces más masivas que un protón.
Sin embargo, los expertos apuntan que las partículas son más que la suma de sus partes, ya que su masa depende también de cómo están configuradas. Cada uno de los quarks tiene una propiedad llamada espín. En Xi_b'-, los espines de los dos quarks más ligeros apuntan en direcciones opuestas, mientras que en Xi_b*- están alineados.
Esta diferencia hace un poco más pesada a la partícula Xi_b*-. "La naturaleza ha sido generosa y nos ha dado dos partículas por el precio de una", ha declarado uno de los responsables del experimento, Matthew Charles.
Este científico ha explicado que el Xi_b'- tiene una masa cercana a la suma de sus productos de desintegración y, si fuese un poco más ligera, no se habría visto nada. "Es un resultado emocionante. Gracias a la excelente capacidad de identificación de hadrones del LHCb, único entre los experimentos del LHC, hemos sido capaces de identificar una señal muy clara sobre el fondo", ha apuntado el investigador Steven Blusk.
Además de las masas de estas partículas, cuyo hallazgo ha sido publicado en Physical Review Letters, el equipo de investigación estudió sus tasas de producción y las anchuras de su desintegración (una medida de su estabilidad), entre otros detalles.
Encajan en las predicciones
Los resultados encajan con las predicciones de la Cromodinámica Cuántica (QCD), parte del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones.
Comprobar la QCD con gran precisión es clave para mejorar el entendimiento de la dinámica de quarks, modelos que son muy difíciles de calcular. "Si queremos encontrar nueva física más allá del Modelo Estándar, necesitamos primero una imagen precisa", dijo el coordinador de Física del LHCb Patrick Koppenburg.
A su juicio, "estos estudios de alta precisión nos ayudan a diferenciar entre efectos del Modelo Estándar y cualquier otra cosa nueva o inesperada en el futuro".
Las medidas fueron realizadas con los datos tomados en el LHC durante 2011-2012. Actualmente está siendo preparado tras su primer parón largo, para operar a energías mayores y con haces más intensos. Está previsto que comience a funcionar de nuevo en la primavera de 2015.
La colaboración LHCb está formada por 670 científicos y 250 técnicos e ingenieros de 65 instituciones representando a 16 países, entre ellos España. En este experimento participan la Universidad de Santiago de Compostela (USC), la Universidad de Barcelona (UB), la Universidad Ramón Llull (URL), y recientemente se ha incorporado el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV).

Espectacular imagen de un sistema planetario en formación

Una nueva imagen del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter / submilimétrico) revela detalles extraordinariamente precisos se un disco de formación planetaria alrededor de una estrella joven.

Se trata de las imágenes más nítidas jamás hechas en longitudes de onda submilimétricas, lo que supone un enorme paso adelante en la observación de cómo los discos protoplanetarios se desarrollan y cómo se forman los planetas.
Para estas observaciones de ALMA, los investigadores pusieron sus ojos en HL Tauri, una joven estrella situada a unos 450 años luz de distancia de la Tierra y rodeada por un disco de polvo.
La imagen resultante ha superado todas las expectativas y revela con un detalle inesperadamente preciso cómo es el disco de material sobrante del nacimiento de las estrellas.
Concretamente, se ha descubierto que se muestra en una serie de anillos concéntricos brillantes, separados por lagunas.
"Estas características son, casi con total seguridad, el resultado de cuerpos planetarios jóvenes que se están formando en el disco. Es sorprendente, ya que no se espera que este tipo de estrellas jóvenes vayan a tener grandes cuerpos planetarios capaces de producir las estructuras que se ven en esta imagen", ha apuntado el autor principal del trabajo, Stuartt Corder.
 "Cuando vimos por primera vez esta imagen nos quedamos asombrados del nivel de detalle espectacular. HL Tauri tiene más de un millón de años de edad, sin embargo, su disco parece estar ya lleno de futuros planetas", ha añadido.
Formación más rápida Para la investigadora Catalina Vlahakis, esta imagen va a "revolucionar las teorías de formación planetaria".
Y es que el disco de HL Tauri aparece mucho más desarrollado de lo que se esperaría con la edad del sistema. Por lo tanto, la imagen de ALMA también sugiere que el proceso de formación de planetas puede ser más rápido de lo que se pensaba.
Las estrellas jóvenes como HL Tauri nacen en nubes de gas y polvo fino, en las regiones que se han derrumbado bajo los efectos de la gravitación, formando densos núcleos calientes que con el tiempo se encienden para convertirse en estrellas jóvenes.
Estas jóvenes estrellas están rodeadas de un 'capullo' formado por el gas y el polvo restante, que eventualmente se deposita en un disco, conocido como protoplanetario.
A través de muchas colisiones, las partículas de polvo se pegan, formando en grumos del tamaño de granos de arena y guijarros.
En última instancia, los asteroides, los cometas e incluso los planetas pueden llegar a formarse de ese disco. Los planetas jóvenes interrumpirán el trazo del disco para crear anillos, huecos y agujeros, como los que se observan en las estructuras que ahora se observan con ALMA.
Una investigación "esencial" La investigación de estos discos protoplanetarios es "esencial", según han destacado los investigadores, de cara a la comprensión de cómo la Tierra se formó en el Sistema Solar. La observación de las primeras etapas de la formación de planetas alrededor de HL Tauri puede mostrar cómo el sistema planetario al que pertenece la Tierra pudo aparecer hace más de cuatro millones de años.
"La mayoría de lo que sabemos sobre la formación de planetas hoy en día se basa en la teoría. Las imágenes con este nivel de detalle habían estado relegadas a las simulaciones por ordenador o dibujos artísticos.
Esta imagen de alta resolución de HL Tauri demuestra lo que ALMA puede lograr cuando se trabaja en su configuración más grande", ha indicado el director general del Observatorio Europeo Austral (ESO), Tim de Zeeuw. A su juicio, ahora "comienza una nueva era en la exploración de la formación de estrellas y planetas".