Un vídeo que explica cómo funciona la capa de invisibilidad espacio-temporal

Esta figura muestra el funcionamiento paso a paso de la capa de invisibilidad espacio-temporal capaz de ocultar a un observador la ocurrencia de un evento. Quizás te facilite su comprensión verla en el vídeo de Rose Eveleth (un vídeo que vale más que mil palabras). El secreto son dos cristales ópticos, el de la izquierda adelanta las frecuencias azules y retrasa las rojas, y el de la derecha al contrario (adelanta las rojas y retrasa las azules); tras pasar por ambos medios la onda incidente (en a) recupera su estado como si no hubiera pasado nada (en g), pero justo en medio aparece un hueco que oculta cualquier cosa que pueda pasar por él cuando se encuentra entre ambos cristales, como se muestra en d. Cualquier cosa que allí ocurra será ocultada al observador. El vídeo lo ilustra con el paso de un objeto. Creo que sobran más palabras, el vídeo es muy bueno y está basado en la figura de arriba, que es mucho más clara que la que aparece en el artículo técnico original, que incluyo abajo. Creo que esta entrada ilustra muy bien la importancia de elegir convenientemente una figura para ilustrar un fenómeno; si la figura no es buena (como la de abajo) la explicación no queda tan clara; además, una buena figura sobre un fenómeno dinámico da pie a que cualquiera haga un buen vídeo. La figura de arriba es del artículo del genial Robert W. Boyd, junto a Zhimin Shi, “Optical physics: How to hide in time,” Nature 481: 35–36, 05 January 2012; el vídeo de Rose Eveleth aparece en el artículo de John Matson, “Time Cloak Hides Very Brief Events [Animation],” Scientific American, Blogs, January 5, 2012; el artículo técnico original donde aparece la figura de abajo es Moti Fridman, Alessandro Farsi, Yoshitomo Okawachi & Alexander L. Gaeta, “Demonstration of temporal cloaking,” Nature 481: 62–65, 05 January 2012.

Cuando un defecto se convierte en virtud, el telescopio espacial Kepler y la música de las estrellas

El telescopio espacial Kepler de la NASA no solo ha revolucionado la búsqueda de planetas fuera del Sistema Solar sino también la astrosismología. Para descubrir exoplanetas en las variaciones del brillo de una estrella es necesario comprender todas las fuentes de estas variaciones; una de ellas son las ondas acústicas que alcanzan su superficie y que se producen por la actividad magnética en su interior. Estas vibraciones, similares a “terremotos estelares,” permiten estudiar el tamaño, edad y composición química del interior de una estrella. Los telescopios espaciales a la búsqueda de exoplanetas, como el francés COROT (Convection, Rotation and Planetary Transits), lanzado en 2006, y Kepler de la NASA, lanzado en 2009, no tenían como misión la astrosismología, pero se han convertido en la gran baza de este campo al permitir escuchar a cientos de estrellas a la vez gracias a que pueden registrar variaciones en el brillo estelar de una parte en mil. Toda una orquesta de estrellas que interpreta una sinfonía celestial en la que las estrellas más pequeñas son las flautas, los de tamaño medio son los trombones y las gigantes se escuchan como tubas. La atmósfera terrestre era la causa de que la astrosismología haya podido estudiar solo las 20 estrellas brillantes más cercanas al Sol. Sin tener en mente que el defecto se convirtiera en virtud, las misiones COROT y Kepler incluyeron en sus equipos a astrosismólogos para estudiar los “defectos” provocados por las ondas acústicas en la búsqueda de exoplanetas. Esta ondas hacen que el brillo de la estrella varíe en una escala de minutos, mientras que los tránsitos planetarios pueden durar horas. Ahora mismo la avalancha de datos astrosismológicos obtenidos por COROT y sobre todo Kepler promete revolucionar este campo. Nos lo ha contado Ron Cowen, “Kepler’s surprise: The sounds of the stars,” Nature 481: 18–19, 05 January 2012; ver también esta charla sobre la misión Kepler, la web del KASC (Kepler Asteroseismic Science Consortium) y la del DASC (Danish AsteroSeismology Centre).

William Chaplin (Universidad de Birmingham, GB) y sus colegas publicó en abril de 2011 el análisis de las oscilaciones acústicas observadas por Kepler en 500 estrellas de tipo solar. La estrellas tenían el tamaño predicho por la teoría para su brillo, pero la distribución de masas difería de lo esperado. La astrosismología es una herramienta experimental clave para el estudio de los procesos de formación estelar y con ellas de la formación galáctica. Kepler también ha obtenido datos muy interesantes sobre las estrellas gigantes rojas y las fases de su evolución (el Sol dentro de unos 5000 millones de años se convertirá en una gigante roja). En la primera fase de evolución de una gigante roja aún se consume hidrógeno en una capa fina alrededor de su denso núcleo (un par de veces más grande que la Tierra), para en una fase posterior procederse al consumo de helio en el núcleo. La diferencia entre ambas fases puede ser estudiada en detalle gracias a los datos astrosismológicos de Kepler, como  publicó en marzo de 2011 el astrónomo Timothy Bedding (Universidad de Sydney, Australia) y sus colegas. Este mismo grupo ha publicado en diciembre pasado la primera medida de la rotación del núcleo de una gigante roja, que es una diez veces más rápido que la velocidad de rotación de la superficie. Estos resultados confirman los modelos teóricos sobre la formación de estrellas gigantes rojas y permiten datar su edad con mayor precisión.

La misión Kepler finalizará a finales de noviembre de 2012; muchos astrónomos han solicitado una prórroga, pero no está claro si la NASA logrará financiación para ello. Algunos astrosismológos opinan que Kepler permitirá estudiar la variación de las oscilaciones acústicas del Sol durante un ciclo magnético solar (alrededor de 1 parte en 10.000 durante 11 años). Dada la preocupación actual con los posibles estragos que pueda causar en los satélites de la Tierra y las redes de comunicación las erupciones solares, quizás estas oscilaciones acústicas permitan predecir con gran precisión la duración y la intensidad de los ciclos solares. La medida de los ciclos de actividad magnética en otras estrellas también ayudará mucho a entender estos detalles. Por todo ello, muchos astrosismólogos desean que la misión Kepler se extienda durante 7 u 8 años (los técnicos afirman que el telescopio espacial podría sobrevivir en el espacio más de 10 años). Quizás la misión astrosismológica de Kepler, el defecto transformado en virtud, sea quien prolongue su vida mucho más allá de lo previsto.

Johannes Kepler,  astrónomo del siglo XVII que dio nombre a este telescopio espacial, llamó la música de las esferas a la estructura en capas de las órbitas planetarias en el sistema solar. La música celestial podría tener un papel clave en los descubrimientos más importante que nos ofrecerá el telescopio espacial Kepler.

Más información sobre astrosismología con el telescopio espacial Kepler en la KITP Conference “The Impact of Asteroseismology across Stellar Astrophysics” que tuvo lugar entre el 24 y el 28 de octubre de 2011. En la web tenéis todas las charlas en vídeo y con sus transparencias en pdf. Os recomiendo la charla de Travis Metcalfe (NCAR), “Observational Properties of Red Giant Stars,” la de Tim Bedding (Univ. Sydney), “Observational Properties of Red Giant Stars,” la de Hans Kjeldsen (Aarhus Univ.), “Overview of Observational Asteroseismology,” o la de Ben Brown (Univ. Wisconsin), “Convection in Main Sequence Stars.” Os dejo abajo dos conferencias de Travis Metcalfe (de unos 30 minutos cada una).