Podcast CB SyR 491: La Palma Interferometer, células solares de perovskita, genética del color naranja de los gatos, fósiles mallorquines del Pérmico y superfulguraciones solares

Te recomiendo disfrutar del episodio 491 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePodcast A, ApplePodcast B], titulado “ Interferómetro; Placas Solares; Gatos; Paleontología; Superfulguraciones”, 18 dic 2024. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: Arquímedes (8:00). La Palma Interferometer, un nuevo proyecto para hacer interferometría astronómica (17:00). Promo de AICAD (39:00). Células solares de perovskita (42:30). Cara B: Células solares de perovskita (continuación) (00:03). El origen genético del color naranja de los gatos (29:38). Nuevo antecesor de los mamíferos (50:48). Solar-like stars produce superflares roughly every century (1:24:58). Señales de los oyentes (1:52:48). 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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Descargar el episodio 491 cara A en iVoox.

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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro / @HSocasNavarro@bird (@pCoffeeBreak / @pCoffeeBreak.bsky), Alberto Aparici @CienciaBrujula / @CienciaBrujula.bsky, Juan Carlos Gil Montoro @Ooxine (@ApuntesCiencia / @ApuntesCiencia.bsky / @ApuntesCiencia@astrodon), Gastón Giribet @GastonGiribet (solo cara B), 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.

Tras la presentación, Héctor nos comenta que se ha constituido un consorcio para poner en marcha el diseño del proyecto LPI (La Palma Interferometer) para hacer interferometría astronómica (Francisco Prada, «The LPI project will explore new frontiers in quantum astronomy from La Palma,» Outreach IAC, 05 Dec 2024). El proyecto es una colaboración del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que promete realizar observaciones astronómicas con una resolución angular mil veces mejor que las de los telescopios espaciales Hubble y JWST (una precisión angular en el rango de los picosegundos de arco). La idea es fascinante, combinar la luz de 5 telescopios ópticos usando una novedosa tecnología de detección de fotones uno a uno, para hacer interferometría fotón a fotón. Por ahora el proyecto está en fase de diseño conceptual. Pregunto a Héctor, pero no sabe estimar cuándo se espera la primera luz de este proyecto en la próxima década.

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 (inscripciones en https://www.aicad.es/events/ia-week-2025). También ofertan un máster de IA (para nuestros oyentes habrá un descuento, solo tienen que decir que lo son al inscribirse).

Juan Carlos nos comenta un artículo en Science Advances sobre células solares de perovskitas. En las uniones n-i-p (célula directa con la capa n bajo la i y esta bajo la p) y p-i-n (célula invertida con la capa p bajo la i y esta bajo la n), la capa p está dopada con un exceso de huecos (también llamada HTL por capa de transporte de huecos), la i es intrínseca o no dopada (que en este caso será la perovskita), y la n está dopada con un exceso de electrones (ETL por capa de transporte de electrones). Hoy en día son muy atractivas las células solares de tipo unión p-i-n basadas en una perovskita y un haluro metálico pues alcanzan eficiencias de conversión de potencia de hasta un 26.2 %. Pero hay varios problemas a resolver en estos dispositivos, uno de ellos son las pérdidas por recombinación en la interfaz i-n (entre la perovskita y la ETL), que además presenta problemas de estabilidad, que impiden la durabilidad a largo plazo requerida para dispositivos comerciales.

El nuevo artículo propone una nuevo diseño de grupos moleculares que actúan como coronas donde se insertan los fullerenos C60 en la capa ETL. Las nuevas células fotovoltaicas alcanzan una impresionante eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 25.6 %, de hecho, la configuración del dispositivo que lo logra ha sido bautizado como dispositivo campeón (champion device), CTOCPh-5F. Como nos cuenta Juan Carlos, el dispositivo no encapsulado muestra una excelente estabilidad bajo la luz, el calor y la polarización, manteniendo el 98 % de su eficiencia inicial después de 1500 horas de trabajo a máxima potencia. Los nuevos resultados son muy prometedores en el desarrollo de futuros dispositivos para energía fotovoltaica basados en perovskitas que alcanzan alta eficiencia. El artículo es Fengzhu Li, Chaowei Zhao, …, Alex K.-Y. Jen, «Molecularly tailorable metal oxide clusters ensured robust interfacial connection in inverted perovskite solar cells,» Science Advances 10: adq1150 (11 Dec 2024), doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.adq1150.

Me toca comentar el origen genético del color naranja de los gatos (dos artículos en bioRxiv). Los mamíferos tenemos dos tipos de melanina, la eumelanina (marrón oscura, negruzca) y la feomelanina (amarillenta rojiza, naranja). Los gatos naranjas son pelirrojos, como personas, caballos o perros, porque solo fabrican feomelanina (las personas de piel oscura acumulan eumelanina). Se conoce un red de unos 700 genes que regulan la pigmentación en animales. Recomiendo el libro de Lluís Montoliu, «Genes de colores. ¿Por qué nos fascinan las personas pelirrojas?» Next Door Publishers (2022) [web]. En muchos mamíferos la proteína de membrana MC1R (receptor 1 de melanocortina) se encarga del control de la producción de eumelanina o feomelanina. MC1R es un receptor transmembrana asociado a proteínas G, cuya activación (por agonistas como la hormona estimuladora del melanocito, αMSH) induce la producción de eumelanina en los melanocitos y cuyo bloqueo (por antagonistas como la proteína agouti de señalización, ASP, o en los perros por la beta-defensina, que da lugar a un color negro azabache) detiene la producción de eumelanina, tomando el control la síntesis por defecto de feomelanina.

Los gatos bicolores son todos hembras (XX) en los que se inactiva una copia del cromosoma X de forma aleatoria en cada melanocito durante el desarrollo embrionario (cuando antes lo hacen mayor es la mancha de dicho color en el animal adulto). En mamíferos el gen MC1R  se encuentra en diferentes cromosomas (en humanos en el 16, en caballos en el 3, en perros en el 5) dependiendo de la especie de mamífero. En los gatos está en el cromosoma E2, luego no está en el X, luego el gen MC1R no controla el color naranja en estos felinos. En 1961 se llamó locus orange, o naranja, con dos alelos (O produce feomelanina, naranja, y o produce eumelanina, negra), al lugar en el cromosoma X donde está el gen responsable del control del color naranja (M. F. Lyon, «Gene action in the X-chromosome of the mouse (Mus musculusL.),» Nature 190: 372-373 (1961), doi: https://doi.org/10.1038/190372a0). Los gatos naranjas son machos (XY) para O/Y y hembras (XX)  para O/O (homocigotas), y los negros son machos o/Y y hembras o/o. Las hembras bicolores son O/o (heterocigotas), como la raza tortoise o carey; también las hay tricolores, raza calico, gracias a otro gen responsable del color blanco (w). Los machos bicolores y tricolores presentan el síndrome de Klinefelter (XXY).

Nos cuenta Lluis Montoliu, «El misterio de Garfield», Gen-Ética, 01 dic 2024, que en mamíferos (pero no en los gatos) cuando se activa el receptor MC1R promueve la acción de la adenilato ciclasa (AC) que pasa a aumentar la síntesis de AMP cíclico (cAMP) a partir de ATP. Ese cAMP se une a las subunidades reguladoras de la proteína quinasa A (PKA), liberando subunidades catalíticas activadas (aPKA) que fosforilan factores de transcripción como CREB. Una vez fosforilado este factor entra en el núcleo y promueve la expresión del gen microftalmia (MITF) que promueve la expresión del gen de la enzima tirosinasa (TYR), que abandona el núcleo y promueve la producción de eumelanina, oxidando el aminoácido L-tyr a dopaquinona y esta a eumelanina.

Greg Barsh, de la Universidad de Stanford, y de forma independiente Hiroyuki Sasaki, de la Univ. Kyushu, Fukuoka, han descubierto el gen del locus Orange, que codifica la proteína Arhgap36 (Rho GTPase Activating Protein 36). Gracias a una mutación de este gen (alelo O), una deleción de 5 kb en uno de sus intrones (en el que hay un elemento regulador), la proteína Arhgap36 es capaz de inactivar la subunidad catalítica de la proteína kinasa A (aPKA), activada por el receptor MC1R, luego no se activa la ruta de señalización que conduce a TYR y se da la ruta por defecto que produce feomelanina (color naranja). Cuando Arhgap36 no está mutado (alelo o), se produce TYR que da lugar a la eumelanina (negro).

Los dos grupos de investigación, de forma independiente, han descubierto el gen “naranja” y su mecanismo de acción, una compleja cascada de señalización. Sin lugar a dudas un gran hito en ciencia básica, que resuelve un problema abierto desde 1961. Por cierto, el descubrimiento ha sido casi simultáneo gracias a que se había descubierto una región de 1.2 megabases donde se tenía que encontrar el locus Orange en el cromosoma X; tras dicho hito, desvelar el gen era cuestión de que se pusieran a ello los expertos. Los artículos son Christopher B. Kaelin, Kelly A. McGowan, …, Gregory S. Barsh, «Molecular and genetic characterization of sex-linked orange coat color in the domestic cat,» bioRxiv 624608 (22 Nov 2024), doi: https://doi.org/10.1101/2024.11.21.624608, y Hidehiro Toh, Wan Kin Au Yeung, …, Hiroyuki Sasaki, «A deletion at the X-linked ARHGAP36 gene locus is associated with the orange coloration of tortoiseshell and calico cats,» bioRxiv 624036 (21 Nov 2024), doi: https://doi.org/10.1101/2024.11.19.624036.

Alberto nos cuenta que se ha descubierto en Mallorca el miembro más antiguo de un grupo de animales similares a reptiles que acabaron siendo antepasados de los mamíferos. La evolución de los reptiles fue muy complicada, pero se remonta a los sinápsidos que se dividieron en dos grupos, los esfenacodontios, que se extinguieron, y otro grupo que dio lugar a cuatro ramas, una de ellas los terápsidos; estos últimos son los que dieron lugar a los los mamíferos. Se ha encontrado en Mallorca uno de los terápsidos más antiguos conocidos, un gorgonópsido. Tenía una postura cuadrúpeda y una alimentación carnívora, con grandes dientes que recuerdan a un diente de sable. No tenemos fósiles de los primeros terápsidos, que tuvieron que surgir hace unos 290 millones de años, durante el Pérmico. Los gorgonópsidos son un grupo extinto de sinápsidos que vivieron hace entre 270 y 250 millones de años (recuerda que los primeros mamíferos aparecieron hace unos 200 millones de años). El nuevo gorgonópsido se ha datado en hace unos 270 millones de años, luego se interpreta como uno de los primeros gorgonópsidos y, por ello, el artículo se ha publicada en la revista Nature Communications.

Mallorca hace unos 270 millones de años se encontraba en el supercontinente Pangea, en una latitud ecuatorial, donde hoy en día se pueden encontrar países como el Congo o Guinea. Su clima era monzónico, siendo el yacimiento de estos fósiles una llanura de inundación con charcas temporales. Se han encontrado pocos huesos del nuevo , luego es un fósil fragmentario; pero la pata casi completa encontrada parece una señal muy clara de que se trata de un gorgonópsido y además sus dientes de sable confirman su dieta carnívora. Entre los animales de este ecosistema hay captorrínidos moradisaurinos, unos reptiles herbívoros, que quizás eran depredados por los gorgonopsios.

Destaca Alberto que estos resultados son sobre la biogeografía del Pérmico. Héctor se sorprende porque este animal tiene cinco dedos en sus patas. Nos aclara Alberto que los primeros tetrápodos no tenían todos el mismo número de dedos (en los restos fósiles se han observado tetrápodos con cuatro, cinco y hasta siete dedos); por lo que parece hay unos genes de producción de dedos y otros genes que actúan como un reloj, que mientras esté activo se producen nuevos dedos y que cuando se desactiva se dejan de producir, fijando su número. El artículo es Rafel Matamales-Andreu, Christian F. Kammerer, …, Josep Fortuny, «Early–middle Permian Mediterranean gorgonopsian suggests an equatorial origin of therapsids,» Nature Communications 15: 10346 (17 Dec 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-024-54425-5; más información divulgativa en «Descrito en Mallorca el antepasado de los mamíferos más antiguo del mundo,» Institut Català de Paleontologia, 17 dic 2024.

Héctor nos cuenta que se ha estimado en una por siglo el número superfulguraciones en estrellas de tipo solar. Estos eventos son fulguraciones brillantes, transitorias y con emisiones en múltiples longitudes de onda originados en regiones activas del Sol. Las fulguraciones solares más intensas tienen energías de 10³² erg. No se sabe si el Sol puede emitir fulguraciones más intensas. Por ello se han buscado en otras estrellas de tipo solar (en cuanto a temperatura y variabilidad), entre las observadas por el telescopio espacial Kepler. Se han identificado 2889 superfulguraciones energías entre 10³⁴ y 10³⁵ erg en las 2527 estrellas de tipo solar entre las 56 450 observadas por Kepler. Este número permite estimar que las superfulguraciones con energías mayores de 10³⁴ erg ocurren a un ritmo de una por siglo en estrellas de tipo solar.

Héctor destaca que hay que tener cuidado con la estimación realizada, pues las observaciones se han realizado durante muy pocos años. De hecho, hay observaciones isotópicas de superfulguraciones que están en conflicto con el nuevo resultado. Futuras observaciones tendrán que aclarar el asunto, por lo que no debemos extrapolar los resultados obtenidos a nuestro Sol. El artículo es Valeriy Vasilyev, Timo Reinhold, …, Laurent Gizon, «Sun-like stars produce superflares roughly once per century,» Science 386: 1301-1305 (12 Dec 2024), doi: https://doi.org/10.1126/science.adl5441.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Thomas Villa ​​pregunta: «¿Se animan a explicar a los oyentes navideños el problema del último parsec en las fusiones de agujeros negros? ¿Podría ser la (fuzzy) dark matter [la que les da] el último empujoncito?» Contesto que el problema del último parsec se refiere a las fusiones de agujeros negros supermasivos (SMBH) en las colisiones de galaxias. Cuando están lejos (más de un parsec) la fricción dinámica de su entorno en las galaxias en fusión permite explicar por qué se acercan el uno al otro. Pero siendo un parsec la distancia media entre estrellas y estando el espacio interestelar vacío, cuando los separa un parsec no actúa la fricción dinámica y deberían permanecer en un órbita metaestable durante mucho tiempo (más de la edad actual del universo) antes de fusionarse. Por ello, no deberíamos observar fusiones de estos objetos (como sugieren los datos PTA, Pulsar Timing Array, de NANOGrav, sobre el fondo estocástico de ondas gravitacionales, cuyo origen más probable son las fusiones de agujeros negros supermasivos). 

Héctor nos recuerda que los agujeros negros supermsasivos (SMBH) en órbita emiten radiación de ondas gravitacionales, pero que no es suficiente para evitar que tengan una órbita de larga duración. Destaco que no hemos observado ninguna fusión de SMBH; las primeras serán observadas por LISA (un interferómetro láser tipo LIGO instalado en el espacio durante la próxima década). Héctor aclara que la materia oscura fuzzy es bosónica y tiene una pequeña interacción; se ha especulado que podría ser responsable de la fricción dinámica en el último parsec. Recalco que el artículo citado por Thomas es un modelo teórico de juguete, que asume que existen SMBH y nada más. Pero en los núcleos galácticos hay una gran población de objetos que se acumulan alrededor de los SMBH (agujeros negros de masa intermedia, masa estelar, estrellas de neutrones, etc.), que podrían inducir una fricción dinámica que resolviera el problema del último parsec sin necesidad de especulaciones exóticas. En opinión de Héctor estamos ante un caso claro de láser de Ockham (la hipótesis más molona es la preferida). Las simulaciones actuales de la fusión no son tan buenas como para predecir una fusión realista de dos SMBH durante una fusión de sus galaxias.

Thomas Villa le pregunta a Héctor: «​¿Vas a estar el 7 y 8 febrero para la charla en el museo de Ciencia y el Cosmos con el titulo «Del silencio al contacto» sobre SETI?» Héctor aprovecha para anunciar que estará como moderador de dicha charla sobre SETI. Esa semana hay un congreso (workshop) del Laboratorio para Innovación en Optomecánica, cuyo proyecto estrella es ELF (ExoLife Finder), un gran telescopio para buscar vida y vida inteligente en estrellas cercanas. Ahora mismo se trabaja en el proyecto SELF (Small ELF), protagonista del workshop, cuyas actividades de divulgación serán en el Museo de la Ciencia y del Cosmos el 7 y 8 de febrero de 2025. Héctor no investiga en este proyecto pero ha sido invitado a moderar una de las charlas.

Cristina Hernández García pregunta a Juan Carlos: «Estas nuevas células solares ¿podrían abaratar facilitar sondas al sistema solar exterior? ¿En Marte se seguiría necesitando energía nuclear para una colonia humana con alguna seguridad?» Contesta Juan Carlos que casi seguro que sí en el futuro, pero que las células solares de perovskita actuales tienen problemas de durabilidad (comparadas con las de arseniuro de galio y las de silicio), así que su uso espacial está en pañales.

Atanel Hernández dice que: “En OKDiario anuncian el hallazgo del Planeta Nueve”. Héctor comenta que el titular es mentira, aunque en el texto principal dicen otra cosa. Pero como suele decir Gastón, el título es parte del artículo, y el título es mentira. Se divulgan unas simulaciones por ordenador que apoyan que debería existir el Planeta Nueve.

Zebra (16:13) esta no la entiendo bien, dice (16:15) creo que para Francis, me parece que está (16:17) dirigiendo la pregunta (16:19) pero creo que ni ella misma lo tiene claro (16:22) dice, geodésicas cerradas en el plegamiento (16:24) de superficies hiperbólicas (16:25) ¿es solo mates o llega a la física? (16:28) os repito geodésicas cerradas en el plegamiento de superficies hiperbólicas ¿es solo mates o llega a la física? (16:39) entiendo que la pregunta es (16:40) si eso puede tener algún tipo de manifestación (16:42) en el mundo real (16:43) geodésicas cerradas (16:45) en superficies hiperbólicas
Speaker 2
(16:48) en principio (16:51) geodésica (16:52) cerrada (16:53) si se refiere a una geodésica en el espacio-tiempo (16:56) pues obviamente debe estar (16:58)

Cebra​​ me pregunta: «¿Geodésicas cerradas en el plegamiento de superficies hiperbólicas es solo mates o llega a la física?» Contesto que (aunque no entiendo bien la pregunta) la respuesta es que es solo matemáticas, no es física. Las geodésicas espaciotemporales cerradas en física están prohibidas (como los viajes en el tiempo). No lo contesto en el podcast, pero añado que si se trata de geodésicas espaciales cerradas, están permitidas por la física (pero en ella se reserva el nombre de geodésicas solo para las espaciotemporales). 

Adam C​​ pregunta: «¿De qué tamaño tendría que ser un asteroide para que su impacto fuera capaz de comprometer la órbita planetaria de la Tierra y suponer un peligro en ese sentido?” Contesta Héctor que tal asteroide destruiría la Tierra, luego sería irrelevante que cambie su órbita. La razón es que tendría que impactar con una energía superior a la de ligadura entre la Tierra y el Sol, que sería suficiente para destruir la Tierra. Tendemos a pensar que los objetos en órbita son frágiles, pero las órbitas son muy rígidas (se requiere mucha energía para cambiar de órbita un planeta). Juan Carlos bromea con que le ha gustado mucho acabar con la frase “más fácil es de romper que de mover”.

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