Gracias a Chandra y Hubble se descubren los 113 agujeros negros supermasivos más antiguas (con z>6)

Se han detectado muchos agujeros negros supermasivos (con hasta mil millones de veces la masa del sol) en cuásares de alto corrimiento al rojo (con menos de mil millones de años tras la gran explosión). Su estudio en detalle no es posible porque están rodeados de gas y polvo que absorbe la mayor parte de la radiación que emiten sus discos de acreción. Solo pueden ser observados mediante rayos X de alta energía, por ejemplo, gracias al Observatorio de Rayos X Chandra. Un nuevo artículo publicado en Nature ha estudiado 635 agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias detectadas mediante el telescopio espacial Hubble con corrimientos al rojo (z) entre 6 y 8 (o edades entre 950 y 700 millones de años tras la gran explosión); 66 con z≈7 y 47 con z≈8. Hasta el momento los agujeros negros más antiguos tenían z≈6, por lo que Treister et al. han descubierto la población de agujeros negros más antigua conocida. Este estudio además sugiere que estos agujeros negros crecieron mucho más rápido de lo que se pensaba con anterioridad. Además, asegura que la dinámica (crecimiento) de estos superagujeros negros está muy ligada con la dinámica de sus galaxias anfitrionas. El artículo técnico es Ezequiel Treister et al., «Black hole growth in the early Universe is self-regulated and largely hidden from view,» Nature 474: 356–358, 16 June 2011 (copia gratis); merece la pena leer Alexey Vikhlinin, «Astrophysics: Early black holes uncovered,» Nature 474: 293–294, 16 June 2011. Más información en español en «El telescopio de rayos X encuentra un voraz agujero negro en los comienzos del universo,» La Vanguardia, 15-Junio-2011. Merece la pena pasear por las muchas imágenes, vídeos y demás sobre este trabajo técnico publicados en «NASA’s Chandra Finds Massive Black Holes Common in Early Universe,» NASA TV Press Conference, June 15, 2011. También en «X-Ray Telescope Finds New Voracious Black Holes in Early Universe,» ScienceDaily, June 15, 2011.

Esta figura muestra el mismo campo del cielo visto por el Observatorio de Rayos X Chandra y por el Telescopio Espacial Hubble. Parece muy diferentes, pero muestran información complementaria. La correlación entre ambos campos ha permitido descubrir una nueva población de superagujeros negros que nacieron cuando el universo tenía solo unos pocos cientos de millones de años (al final de la llamada «edad oscura» del universo). Esta correlación no es nada fácil pues las imágenes de Chandra presentan una señal muy débil (menos de 5 fotones de rayos X por galaxia que corresponden a un tiempo de exposición efectivo de 23 años). Treister et al. afirman en su artículo que han logrado una alta correlación entre las imágenes de Chandra y Hubble (se estima que está cerca de 7 sigma). Por ello este nuevo trabajo ha merecido aparecer en Nature. Hay que recordar que los rayos X de alta energía son capaces de penetrar las nubes de gas denso y polvo que rodean a los superagujeros negros, por lo que permiten detectar la presencia de estos objetos tan esquivos. Los autores del artículo estiman, gracias a un modelo teórico, que en la población de superagujeros negros que han descubierto, alrededor del 10% de la materia que cae en el agujero negro es irradiada (en forma de un chorro). También han estimado que más del 95% de la luminosidad del agujero negro (lo que emite en la banda ultravioleta UV) es absorbida por la galaxia y no puede ser observada desde el exterior. Aunque estas estimaciones podrían ser puestas en duda por algunos teóricos, lo más importante del nuevo trabajo es el descubrimiento de la población más antigua conocida de superagujeros negros que tendrán que ser utilizadas para verificar cuantos modelos se desarrollen en el futuro para el nacimiento y evolución de las primeras galaxias tras la edad oscura del universo.

El líder nace o se hace

Shaun Killen, Universidad de Glasgow, GB, y sus colegas han estudiado en laboratorio (un túnel acuático) como se mueve un banco de peces (lisas doradas o Liza aurata), donde todos eran ejemplares juveniles con un tamaño similar. Cuando el banco nada a gran velocidad, los peces con mejor metabolismo, capaces de enviar una mayor cantidad de oxígeno a sus músculos, lideran el banco de peces (o los que tienen menor capacidad aeróbica se quedan rezagados en la «cola del pelotón»). Los líderes del banco son los más fuertes. Más información (incluyendo un vídeo de youtube) en Antonio M. Ron, «Así se comporta un banco de peces,» lainformacion.com, 14/06/2011. El artículo técnico para los interesados es Shaun S. Killen et al., «Aerobic capacity influences the spatial position of individuals within fish schools,» Proc. R. Soc. B, Published online June 8, 2011 (copia gratis).

Este artículo me ha resultado curioso porque contradice las conclusiones de un estudio de Johnstone y Manica publicado en PNAS. Han desarrollado un modelo de teoría de juegos basado en una cadena de Markov de cuatro estados que generaliza el juego llamado «la batalla de los sexos.» Su modelo tiene un parámetro (λ) que caracteriza la estrategia de cada jugador (corresponde a la probabilidad de tomar una decisión en función de su propia preferencia en lugar de seguir la preferencia de otro). La estrategia óptima no corresponde a que todos los jugadores sean «líderes» (todos λ = 1), ya que dicha estrategia penaliza la cohesión del grupo. Tampoco que todos los jugadores sean «prosélitos» o «seguidores» (todos con λ = 0), dado que este estado no es estable. Tampoco se favorece un estado equilibrado en el que todos los jugadores tienen el mismo valor de λ, por ejemplo,  λ = 0,5. Puede sorprender que la mejor estrategia es un estado en el que la población se reparte en dos estados diferentes, los líderes con λ = x (sea x=0,9), y los «seguidores» con λ = 1-x (sea λ = 0,1). Los líderes aparecen en el grupo de forma espontánea cuando la estrategia es cohesionar el grupo y lograr su estabilidad. Johnstone y Manica opinan que su modelo es adecuado para bancos de peces. Curioso, pues contradice al artículo anterior. Nos lo ha contado Franz J. Weissing, «Animal behaviour: Born leaders,» Nature 474: 288–289, 16 June 2011; el artículo técnico es Rufus A. Johnstone, Andrea Manica, «Evolution of personality differences in leadership,» Proc. Natl Acad. Sci. USA (PNAS), 108: 8373-8378, May 17, 2011.

Un diodo LED nanoestructurado capaz de emitir luz con cualquier color del arcoiris

Piensa en un diodo LED. Te lo imaginas rojo, verde, azul, o incluso capaz de emitir en dos colores, rojo y verde. Pero un diodo LED capaz de emitir en cualquier color del arcoiris parece imposible, pero unos investigadores coreanos han logrado lo imposible. Un diodo LED microestructurado formado por un conjunto de micropivotes nanoestructurados de nitruro de galio (GaN) capaz de emitir en cualquier color del espectro, desde el rojo al azul, pasando por el amarillo y el verde, que cambia de color de forma continua, con alto brillo y un consumo energético bajo. Otro ejemplo más de que la nanotecnología está haciendo posible lo que parece imposible. ¿Para qué servirán estos LEDs? Obviamente su aplicación natural son las pantallas (displays) de dispositivos móbiles. El artículo técnico es Young Joon Hong et al., «Visible-Color-Tunable Light-Emitting Diodes,» Advanced Materials, published online 3 JUN 2011; me he enterado gracias a «Photonics: Rainbow from a single LED,» Research Highlights, Nature 474: 254, 16 June 2011.

La figura de arriba muestra el proceso de fabricación de estos LEDs. No entraré en detalles técnicos, pero muchos sabéis que tengo cierto cariño hacia lo nanoestructurado y me encantan estas figuras con microscopio electrónico de dispositivos nanotecnológicos. Los micropivotes de GaN tienen una longitud media de 520 nm, un diámetro de 220 nm y están separados los unos de los otros por una distancia de unos 550 nm (recuerda que nm significa nanómetros). Las paredes laterales de los micropivotes y la parte superior (pico) están nanoestructurados, formados por capas alternas de InxGa1-xN (pozo cuántico) y GaN (barrera cuántica). La parte superior está formada por capas alternas de InxGa1-xN y GaN con un grosor de 8±2 nm y 22±3 nm, respectivamente. Las caras laterales tienen capas alternas de InxGa1-xN y GaN con un grosor de 1,4±0,3 nm y 2,2±0,3 nm, respectivamente.

El vicio de las autocitas

En los próximos días aparecerá el Journal Citation Reports (JCR ) de 2010. Publicado por Thomson Reuters desde 1975, este listado del índice de impacto de (algunas) revistas internacionales es el indicio de calidad por excelencia para valorar la calidad de un artículo concreto de un investigador (aunque ello implique un uso abusivo del índice de impacto). La pregunta más común en relación al JCR se refiere al impacto que tienen las autocitas en el índice de impacto de una revista concreta. Thomson Reuters afirma que la correlación entre el índice de impacto y el número de autocitas es muy débil; por tanto, eliminar las autocitas de una revista a sí misma no cambia su índice de impacto, salvo en pocas excepciones que confirman la regla. Este estudio, con datos del JCR 2002, se publicó en María E. McVeigh, «Journal self-citation in the Journal Citation Reports,» Thomson Reuters, 2004 [versión en pdf].

Lo normal es que un investigador se autocite mucho pues ello indica que su trabajo tiene una línea de continuidad y cierta progresión temporal. Tampoco es raro que haya revistas con un alto número de autocitas, ya que es habitual que un artículo de alto impacto provoque gran número de secuelas que suelen aparecer en la misma revista que lo publicó. La cuestión importante es si un editor principal o los revisores pueden distorsionar el índice de impacto de una revista recomendando a los autores que citen artículos recientes publicados en la misma. El estudio de Thomson Reuters estudió las 5876 revistas en el JCR Science Edition 2002. Como muestra la figura que abre esta entrada, 4816 revistas (el 82% del total) tenían tasas de autocitas por debajo del 20%. La correlación entre el índice de impacto y la tasa de autocitas es muy baja (R² = 0,037). Un estudio de todas y cada una de las 170 categorías en el JCR Science Edition 2002 mostró que hay correlación débil entre el número de revistas en una categoría concreta y la tasa de autocitas (R² = 0,1); tampoco se observó correlación entre el puesto de una revista dentro de una categoría concreta y su tasa de autocitas. Abajo aparece este estudio para las categorías Physics, Multidisplinary y Mathematis.