Un granito de sal sobre el exoplaneta más cercano a la Tierra que orbita la estrella Alfa Centauri B

Ya te has enterado de una de las grandes noticias científicas de este año, el descubrimiento de un exoplaneta tipo Tierra orbitando la estrella Alfa Centauri B gracias al instrumento HARPS del Observatorio Europeo Austral (ESO). Alfa Centauri, visible en el hemisferio sur, es el sistema estelar más cercano, a solo 4,3 años luz, y está formado por tres estrellas, Alfa Centauri A y B son similares al Sol, 1,10 M y 0,934 M, y Próxima Centauri es una estrella roja débil (de hecho, la más próxima a nosotros). El planeta observado tiene una masa mínima de 1,13 ± 0,09 veces la masa de la Tierra y orbita Alfa Centauri B cada 3,24 días, haciendo que su posición varíe hacia adelante y hacia atrás con una velocidad de solo 1,8 km/hora (la velocidad de un bebé cuando gatea); un número realmente increíble cuando estamos hablando de la posición de un objeto tan grande como una estrella, de hecho, la mayor precisión alcanzada hasta ahora en la búsqueda de planetas con esta técnica (medir la velocidad radial de la estrella al alejarse y acercarse a la Tierra gracias al efecto Doppler en su espectro de luz). El planeta se encuentra muy cerca de la estrella, a unos seis millones de kilómetros de distancia (unas 0,04 UA, unidades astronómicas), una distancia mucho menor que la que separa Mercurio del Sol (0,39 UA), y su temperatura superficial se estima en 1227 ºC, luego nadie espera que albergue vida. Sin embargo, podría haber otros planetas orbitando a cualquiera de las tres estrellas de Alfa Centauri que podrían encontrarse en las respectivas zonas de habitabilidad (la región en forma de anillo alrededor de la estrella en la cual el agua puede encontrarse en su forma líquida en su superficie). La noticia la puedes leer en «Encontrado un planeta en el sistema estelar más cercano a la Tierra,» ESO.org, 16 octubre 2012, siendo el artículo técnico Xavier Dumusque et al., «An Earth-mass planet orbiting α Centauri B,» Nature, Published online 17 October 2012,  [copia gratis].

Periodogramas de Alfa Centauri B utilizados para el descubrimiento.

Permíteme una grano de sal sobre este descubrimiento. Para mí, lo más asombroso del artículo es la gran precisión que se ha obtenido en la medida del periodo del planeta. Una precisión mucho mayor de la que cualquiera podría esperar a priori. Esta figura, arriba, muestra el periodograma original de Alfa Centauri B. Como se observa, no hay ninguna señal del planeta y se requiere un delicado proceso de filtrado de los datos para poder revelarla. Este filtrado consiste en eliminar el efecto de su estrella compañera, Alfa Centauri A, el efecto de su ciclo magnético y el efecto de su rotación propia. Como resultado se obtiene una señal con una potencia de solo un 8% de la señal original (figura central) que muestra un claro pico con un periodo de 3,236 días, que se ha identificado como el nuevo planeta. Mediante simulaciones de Montecarlo se ha tratado de verificar si esta señal podría ser ruido y se ha comprobado que es muy poco probable que lo sea. Pero lo más curioso aparece cuando eliminamos la señal del planeta (figura abajo); se observan tres picos con una señal superior al 6% con periodos de 0,888 días, 7,939 días y 8,117 días. El origen de estos picos es desconocido. Podrían ser debidos a la actividad de la estrella, al efecto del planeta observado o incluso ser simple ruido. En los próximos años habrá que estudiar con cuidado estos picos (sobre todo para estar completamente seguros del descubrimiento realizado).

La clave de todo el proceso de filtrado de los periodogramas es una estimación muy fiable del efecto de Alfa Centauri A y de Proxima Centauri en la velocidad radial de Alfa Centauri B. Se ha calculado la posición de estas estrellas utilizando el catálogo de HIPPARCOS, que estudió a Alfa Centauri B entre 1989 y 1992, encontrando que su periodo orbital con Alfa Centauri A es de 79,91 años. El modelo utilizado para determinar su movimiento mutuo introduce correcciones asociadas a su actividad y se basa en el artículo de D. Pourbaix et al., «Constraining the difference in convective blueshift between the components of Alpha Centauri with precise radial velocities,» A&A 386: 280-285 (2002). Lo curioso es que este artículo estima el efecto total en la velocidad radial en 215 ± 8 m/s, es decir, con un error enorme comparado con el efecto del planeta 0,51 ± 0,04 m/s. No quiero sospechar del nuevo descubrimiento, pues no soy experto en estas lides, pero no me gusta cómo se han procesado los datos de los periodogramas.

En resumen, una gran noticia que, como siempre, tendrá que ser confirmada y ratificada por futuras medidas, pues en la ciencia el espíritu crítico y el escepticismo son siempre muy necesarios.

Por cierto, como muchos ya sabréis, ESO dio una rueda de prensa vía web el lunes 15 para todos los medios interesados con la condición de que debían embargar la noticia hasta hoy miércoles 17, sin embargo, un medio croata, Znanost, publicó la noticia en menos de una hora tras la rueda de prensa («U orbiti najbliže zvijezde otkriven Zemljin blizanac«). No se sabe si ha sido por error, o si Nature y ESO tomarán medidas, pero lo cierto es que ayer todo el mundo conocía la nueva noticia. El astrónomo Daniel Fischer alertó a ESO, quien se puso en contacto con Nature. Como resultado, Ruth Francis, jefe de la oficina de prensa de Nature, envió un email a todos los medios indicando que el embargo se había levantado (solo para esta noticia). Nos lo cuentan en «Nature and ESO lift exoplanet embargo early following coverage by Croatian news outlet,» Embargo Watch, October 16, 2012. ¿Sirve realmente de algo un embargo cuando has convocado a miles de periodistas para dar la noticia en una rueda de prensa dos días antes? A los hechos me remito.

Por qué al golpear la boca de una botella de cerveza se rompe el fondo si está rellena con agua pero no con cerveza

Un popular truco de fiestas cafres de jóvenes universitarios es romper el fondo de una botella tras golpear con fuerza en su parte superior. El truco no funciona si la botella está vacía o si está rellena con cerveza (o cualquier otro líquido carbonatado). Sin embargo, funciona a la perfección si la botella de cerveza está rellena con agua. ¿Por qué funciona este truco con agua y no con cerveza? La razón la ilustra muy bien este vídeo. El golpe en la boca de la botella provoca la formación por cavitación de pequeñas burbujas en el fondo del líquido cuyo posterior colapso libera mucha energía y provoca microfracturas en el cristal de la botella causando la rotura del fondo. Sin embargo, si se rellena la botella con cerveza o cualquier líquido carbonatado las burbujas que se forman con el golpe en lugar de colapsar se ponen a crecer, se mueven por el fluido y evitan que la botella se rompa. Para descubrir que el colapso de las burbujas explica este curioso truco, los investigadores han utilizado un acelerómetro colocado en el fondo del a botella, que muestra que la rotura no empieza cuando el impacto del golpe alcanza el fondo, si no un poco más tarde; las cámaras de alta velocidad indican que empieza cuando las burbujas empiezan a colapsar. Los investigadores han introducido un número adimensional de cavitación modificado, dado por Ca =(Patm − Pv)/(ρh(a − g)), donde g es la aceleración de la gravedad, a es la aceleración del fluido, ρ su densidad, Pv su presión de vapor, Patm la presión atmosférica y h la profundidad de la columna de líquido. Los experimentos indican que se forman burbujas por cavitación cuando Ca ≤ 0.5. Por tanto, lo más fácil para provocar la rotura del fondo de la botella es rellenarla con un líquido no carbonatado, que tenga una presión de vapor alta y golpear con fuerza. El vídeo se presenta al APS-DFD Gallery of Fluid Motion 2012 con el número #84105 y le acompaña el artículo de D. Jesse Daily, Ken R. Langley, Scott L. Thomson, Tadd T. Truscott (Brigham Young University, Utah, EEUU), «Catastrophic Cracking Courtesy of Quiescent Cavitation,» arXiv:1210.3764, Subm. 14 Oct 2012.

Lo que pasa dentro de una tetera mientras se calienta el agua

El transporte de calor en el agua dentro de un tetera puesta al fuego pasa de forma sucesiva por estar dominado por la conducción, la convección y la ebullición. Mirar en el interior de una tetera es muy difícil, por ello, para ilustrar estos tres fenómenos y las transiciones entre ellos, este vídeo utiliza una celda de Hele-Shaw: el líquido se encierra en un contenedor rectangular delgado formado dos placas de cristal transparente de 50 mm por 25 mm, puestas en vertical y separadas por 1 mm de distancia; la celda se calienta por abajo mientras la parte superior está abierta. Para reconstruir los perfiles de temperatura los autores han utilizado un curioso mecanismo, mirar un retícula y ver cómo se deforma la imagen por el cambio del índice de refracción del líquido caliente. En lugar de agua han utilizado etanol porque su punto de ebullición (78 ºC) es más bajo. El vídeo participa en la APS-DFD Gallery of Fluid Motion 2012 #83753. Más información en S. Wildeman, H. Lhuissier, C. Sun, D. Lohse, «Inside a kettle,» arXiv:1210.3693, Subm. 13 Oct 2012.