Los últimos datos sobre el meteoro de Chelyabinsk

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Simulación 3D del impacto del meteoro.

El 15 de febrero de 2013, un meteoro de tamaño medio impactó en la atmósfera terrestre en la región de Chelyabinsk, Rusia. Los datos iniciales sobre su trayectoria y la estimación mediante infrasonidos de su masa han sido revisados por dos artículos en Nature y un artículo en Science. El meteoro que impactó en Chelyabinsk tenía una masa entre 12.000 y 13.000 toneladas métricas, casi el doble de lo que se estimó en su momento, impactó en la atmósfera superior a una velocidad de unos 19 km/s, más de 50 veces la velocidad del sonido, liberando una energía de unos 500 kilotones de TNT que en gran parte fue absorbida por la atmósfera (lo que minimizó los daños). A una altura entre 30 y 45 km el meteoro se fracturó en miles de pedazos. Sólo se han encontrado unos pocos meteoritos, el mayor con 600 kg formó un agujero circular en el hielo de la superficie y acabó en el fondo del lago Chebarkul, a 60 km al suroeste de Chelyabinsk. Los modelos por ordenador predicen que un asteroide como el Chelyabinsk colisiona con la Tierra una vez cada 150 años (en promedio). Nos lo cuenta Quirin Schiermeier, “Risk of massive asteroid strike underestimated. Meteor in Chelyabinsk impact was twice as heavy as initially thought,” News, Nature, 5 Nov 2013. Los artículos técnicos en Nature son Jiří Borovička et al., “The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor,” Nature, AOP, 06 Nov 2013; y P. G. Brown et al., “A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors,” Nature, AOP 06 Nov 2013. El artículo en Science es Olga P. Popova et al., “Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization,” Science, AOP 07 Nov 2013 [DOI].

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Un motor térmico basado en átomos ultrafríos

Dibujo20131024 ultracold atom heat engine - science mag

El efecto termoeléctrico es la producción de una corriente eléctrica (transporte de electrones) gracias a una diferencia de temperatura (gradiente térmico). Un efecto similar es el transporte de átomos entre dos nubes de átomos ultrafríos, ambas con el mismo número de átomos, cuando una de ellas es calentada por un láser. La nube de átomos caliente se expande, reduciendo su densidad, por lo que uno espera un flujo de partículas del depósito más frío y más denso al más caliente y menos denso. Sin embargo, se observa el efecto contrario, las partículas fluyen de la nube de átomos más caliente a la más fría. El transporte de los átomos ocurre desde el depósito con un potencial químico menor al que tiene uno mayor, es decir, el sistema se comporta como un motor térmico de átomos ultrafríos. Este curioso experimento se publica en Science y podría tener aplicaciones en sistemas de refrigeración de circuitos nanoelectrónicos. El artículo técnico es Jean-Philippe Brantut et al., “A Thermoelectric Heat Engine with Ultracold Atoms,” Science, AOP, Oct 24, 2013 [DOI]; arXiv:1306.5754 [cond-mat.quant-gas].

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Una crítica a la crítica en Science a la revisión por pares en revistas open access

Dibujo20131008 science cover - communication in science

Una noticia periodística en Science no es lo mismo que un artículo científico en dicha revista. La semana pasada la revista Science dedicó un número especial a la comunicación científica. Entre los artículos que llenaron sus 27 páginas los medios destacaron que 157 revistas open access aceptaron, tras la revisión por pares, un artículo “amañado” (un bulo o hoax) con graves errores de concepto y en el uso del método científico (sólo lo rechazaron 98 de un total de 304 revistas). Mucha gente afirma que este experimento periodístico prueba que estas revistas no realizan una revisión por pares de calidad. Sin embargo, hay que tener cuidado. Esta noticia no es un artículo científico, aunque se publique en Science y no aplica con rigor el método científico. Un estudio de cohorte de este tipo requiere un grupo de control, es decir, el artículo “amañado” también debe ser enviado a revistas convencionales (que no son open access) con un índice de impacto y/o un prestigio entre la comunidad científica similar a las revistas open access seleccionadas. Sin un grupo de control adecuado, esta noticia aparecida en Science es sólo eso, una noticia curiosa, nada más. El autor de la noticia es John Bohannon, un periodista científico que es licenciado en biología, pero que no es doctor, famoso por ser aficionado a la danza y crear la iniciativa “Dance your Ph.D.” para Science.

“Nobody reads journals. People read papers.”

Vitek Tracz, journal publisher.

Me molestan las conclusiones extraídas en muchas noticias periodísticas que se hacen eco de la noticia aparecida en Science como si se tratara de un estudio científico. Por ejemplo, “Un falso estudio científico pone en entredicho los filtros de 157 revistas de ‘open access’,” Agencia SINC, 3 oct. 2013. Afirmaciones extraídas de la noticia de Bohannon como que “los datos de esta operación encubierta revelan una emergente tierra sin ley en publicaciones académicas” o que “el 60% de las decisiones finales [sobre aceptar o no el artículo] se hizo sin señales de una revisión por pares” escritas sin crítica adicional en un medio con rigor científico como la Agencia SINC tienen gran valor para muchos lectores. Me apena que desde la Agencia SINC no se haya aplicado un poco de crítica. Chupar rueda da muy mala imagen, incluso si se chupa la rueda de Science.

El artículo en liza es John Bohannon, “Who’s Afraid of Peer Review?,” News, Science 342: 60-65, 4 Oct 2013 (podcast de Bohannon, figura interactiva y datos adicionales).

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El telescopio Hubble pierde, la teoría de discos de acreción gana

Science Magazine

Hay experimentos que contradicen las teorías en boga. Descubrir un error en dichos experimentos reafirma dichas teorías y permite que muchos físicos respiren con alivio. El telescopio espacial Hubble midió la distancia a la estrella binaria SS Cygni y resultó ser mucho más grande de lo esperado. O bien la teoría de los discos de acreción era incorrecta, o bien Hubble había medido mal la distancia. Miller-Jones et al. publican en Science una nueva medida de la distancia a SS Cygni utilizando radiotelescopios que contradice a Hubble y confirma las predicciones de las teorías de los discos de acreción en binarias. ¡Menos mal! Se han utilizado VLBA (Very Long Baseline Array) y EVN (European VLBI Network) entre abril de 2010 y octubre de 2012. Nos lo cuenta M. R. Schreiber, “One Good Measure,” Science 340: 932-933, 24 May 2013, que se hace eco del artículo técnico de J. C. A. Miller-Jones et al., “An Accurate Geometric Distance to the Compact Binary SS Cygni Vindicates Accretion Disc Theory,” Science 340: 950-952, 24 May 2013.

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Simulación numérica multiescala de las burbujas de la espuma

Dibujo20130510 simulation of the evolution of a cluster of bubbles

La belleza de la espuma bajo luz diurna es indudable, pero el estudio mediante ordenador de la evolución (reología) de cada una de las membranas líquidas (películas de jabón)  que la forman no es nada fácil pues involucra escalas en espacio y tiempo que varían en seis órdenes de magnitud. Se publica en Science un nuevo modelo matemático que permite una simulación multiescala de gran precisión basada en tres etapas: en la primera se calcula la solución de equilibrio estático, en la segunda se estudia el drenaje del líquido a través de las membranas y las fronteras entre ellas, y en la última se calcula la posible rotura en las zonas más delgadas de las películas de fluido. Este proceso se repite de forma iterativa. El resultado es una simulación sin precedentes de la evolución de la espuma lejos del equilibrio. Las espumas tienen una gran variedad de aplicaciones en la industria y en el diseño de materiales. Por ello, la simulación multiescala de su física promete importantes repercusiones prácticas. Nos lo cuenta Denis Weaire, “A Fresh Start for Foam Physics,” Science 340, 693-694, 10 May 2013, que se hace eco del artículo técnico de Robert I. Saye, James A. Sethian, “Multiscale Modeling of Membrane Rearrangement, Drainage, and Rupture in Evolving Foams,” Science 340: 720-724, 10 May 2013.

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Análisis mediante vídeo de la red social de las hormigas

Las hormigas viven en sociedades en las que el trabajo se divide entre diferentes grupos de obreras. ¿Cómo se comunican y reparten el trabajo entre sí? Se publica en Science un estudio mediante vídeo del comportamiento individual de las hormigas de 6 colonias durante 41 días que ha permitido identificar tres grupos distintos de obreras (enfermeras, limpiadoras y recolectoras) que se diferencian en su conducta y en cómo interaccionan entre sí y con las demás. La red social en la colonia de hormigas Camponotus fellah está controlada por la edad (las hormigas empiezan siendo enfermeras, pasan a limpiadoras y acaban siendo recolectoras) y por la localización espacial de las obreras en el hormiguero. En este sentido, la red social de las hormigas es similar a la de las abejas. El artículo técnico es Danielle P. Mersch, Alessandro Crespi, Laurent Keller, “Tracking Individuals Shows Spatial Fidelity Is a Key Regulator of Ant Social Organization,” Science, AOP Apr 18, 2013 [Science DOI]. Ver también Elizabeth Pennisi, “The Private Lives of Ants,” News Focus, Science 340: 270, 19 Apr 2013.

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Hay dos poblaciones diferentes de supernovas tipo Ia según la región galáctica dónde se originaron

Dibujo20130307 HV vs NV groups of SNe Ia and the birth location in their host galaxies

La energía oscura (la aceleración de la expansión cósmica) se descubrió gracias al uso de las supernovas Ia (SN Ia) como candelas estándar para medir grandes distancias. Su origen es una enana blanca que acreta masa en un sistema binario hasta superar el límite de Chandrasekhar (unas 1,4 masas solares) momento en el que explota como supernova. Se han propuesto dos posibles orígenes para las SN Ia en función de la estrella compañera, pero se cree que la explosión es muy similar en ambos casos. Sin embargo, se publica hoy un artículo en Science que muestra pruebas de que hay dos familias diferentes de SN Ia que se diferencian en la composición de la región de la galaxia anfitriona donde nacieron. Los autores han estudiado 188 SN Ia usando LOSS (Lick Observatory Supernova Search), de las que 123 son “normales” (como las usadas en los estudios de la expansión cósmica). Un estudio de la ubicación de estas SN Ia “normales” en su galaxia huésped muestra que las que aparecen en las regiones más internas tienen una velocidad de eyección de materia “normal” menor de 12000 km/s (grupo NV), pero las que se encuentran en las regiones más externas presentan una velocidad de eyección “anormalmente” alta, mayor de 12000 km/s (grupo HV); la diferencia es estadísticamente significativa a 5 sigmas. El papel del tipo de estrella progenitora en esta diferencia no está aún claro. Lo sorprendente es que parece que el brillo de las HV es un 40% mayor que el de las NV. Este hecho aún no está confirmado de forma definitiva y sus implicaciones en los estudios de la energía oscura no están claros. Aún así, no hay que olvidar que hay muchas pruebas de la existencia de la energía oscura más allá de las SN Ia que permitieron su descubrimiento. Habrá que esperar a que estudios futuros aclaren el origen de la diferencia entre SN Ia tipo NV y HV, así como sus consecuencias. El artículo técnico es Xiaofeng Wang et al., “Evidence for Two Distinct Populations of Type Ia Supernovae,” Science, Published Online March 7 2013 [DOI: 10.1126/science.1231502].

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El prototipo de los agujeros negros en sistemas binarios con disco de acreción de alta inclinación

Todos los agujeros negros de masa estelar detectados hasta el momento forman parte de sistemas binarios (se han confirmado 18 en la Vía Láctea y hay otros 32 que aún son candidatos), pero ninguno muestra eclipses, aunque una distribución aleatoria para la inclinación del plano de su órbita predice que al menos 10 (el 20%) deberían mostrarlos. La razón puede ser que el disco de acreción formado por la materia que el agujero negro le roba a su compañera adquiere la forma de un toroide con cierto grosor que impide que se observen los eclipses. Así parece indicarlo la observación de Swift J1357.2−093313, una fuente muy débil de rayos X descubierta en 2011 que se cree que es un sistema binario con un periodo orbital de 2,8 horas formado por un agujero negro con una masa mayor de 3,0 M⊙ (masas solares) acompañado de una estrella con una masa de 0,24 M☉ (masas solares) y un radio de 0,29 R☉ (radios solares). La inclinación del disco de acreción toroidal es superior a unos ∼70º (en el vídeo de youtube se ha tomado 85º). Según los autores del estudio, Swift J1357.2−093313 podría ser prototipo de la población de fuentes de rayos X binarias de alta inclinación (el 20% de las fuentes que deberían mostrar eclipses). El investigador principal del estudio es Jorge Casares, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). El artículo técnico es J. M. Corral-Santana, J. Casares, T. Muñoz-Darias, P. Rodríguez-Gil, T. Shahbaz, M. A. P. Torres, C. Zurita, A. A. Tyndall, “A Black Hole Nova Obscured by an Inner Disk Torus,” Science 339: 1048-1051, 1 Mar 2013 [arXiv:1303.0034].

La medida más precisa del tamaño de un protón gracias el espectro del hidrógeno muónico

Dibujo20130124 root-mean-square proton charge radius in femtometers

En el átomo de hidrógeno muónico, el electrón que orbita el protón es sustituido por un muón. Como el muón tiene una masa 207 veces mayor que el electrón, su órbita tiene un radio de Bohr 207 veces menor, por lo que sus niveles de energía se ven afectados por el tamaño del protón. Un análisis matemático permite deducir el radio del protón con un error un orden de magnitud menor que el valor oficial CODATA (2010). Se han determinado tres radios asociados al protón: el radio de Zemach es rZ = 1,082(37) fm (femtometros), el radio magnético es rM= 0,87(6) fm, y el radio de carga es rE = 0,84087(39) fm (el valor CODATA (2010) se refiere al radio de carga).  Para sorpresa de los investigadores, el radio obtenido es un 4% más pequeño del valor obtenido con las estimaciones teóricas y los experimentos previos con átomos de hidrógeno, es decir, con electrones. Más aún, el nuevo valor difiere a 7 sigmas de significación estadística del valor oficial CODATA (2010).  ¿Por qué? Nadie lo sabe, pero el nuevo resultado confirma un resultado polémico publicado en Nature en 2010. La Naturaleza a veces ofrece sorpresas en los lugares más inesperados. Nos lo cuenta Helen S. Margolis, “How Big Is the Proton?,” Science 339: 405-406, 25 Jan 2013, que se hace del artículo técnico de Aldo Antognini et al., “Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen,” Science 339: 417-420, 25 Jan 2013. El artículo en Nature es Randolf Pohl et al., “The size of the proton,” Nature 466: 213-216, 08 Jul 2010 (más info en “La medida más precisa del radio de un protón en un hidrógeno muónico arroja un valor un 5% más pequeño de lo obtenido con hidrógeno electrónico,” 8 Jul 2010).

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Los artículos de Nature ¡vaya timo!

Nature es la revista científica más prestigiosa del mundo, junto con Science, luego cualquier cosa que se publica en Nature es ciencia de primera calidad. Falso; completamente falso. Publicar algo en Nature no es un marchamo de calidad. Mucha gente no lo sabe, porque no lee Nature de forma asidua (yo la leo todas las semanas desde hace muchos años). En Nature hay dos tipos de artículos, las noticias y los artículos técnicos. Confundirlos es un craso error que lleva a muchos malentendidos (hay gente que afirma que como lo dicen en Nature tiene que ser verdad y sin embargo están hablando de la opinión de una persona, opinión que no tiene que estar avalada por resultados científicos). Me he acordado de este asunto porque surgió en las Jornadas Divulgativas “Los blogs como medio emergente de divulgación de la ciencia,” Universidad de Murcia, 13-14 de enero, 2012 [vídeos de las jornadas]; allí se habló sobre si Nature o Science hacía divulgación o difusión de los resultados científicos (en este vídeo puedes consultar la primera pregunta y la respuesta de Aurora Ferrer). Lo cierto es que Nature hace ambas cosas. Lo cierto es que ambas cosas son muy diferentes y la diferencia hay que tenerla presente siempre que se comente en un blog algo aparecido en Nature. Permíteme una aclaración al respecto (ya que yo mismo he caído en la trampa en varias ocasiones).

Una noticia es eso, una noticia periodística; por tanto no pasa por revisión por pares (solo la de los propios redactores y editores de Nature) y su calidad científica a veces es muy discutible (muchas veces están sesgadas con la opinión de los autores y las más de las veces  son sensacionalistas). Las noticias pueden ser muy cortas (un solo párrafo en los Research Highlights), cortas (pocos párrafos como en los News in Focus), de longitud normal (como en las Features) y de gran longitud (como en los Comments). Tanto los Features como los Comments son noticias de opinión y por tanto ofrecen una opinión que puede ser discutible y que debe ser discutida. Las noticias son artículos periodísticos de los propios redactores de Nature, de periodistas freelance o de científicos que son invitados a ello o que envían una noticia como divulgadores (de hecho, muchas veces hablan de temas en los que no son “expertos”). Las noticias de Nature reflejan la labor de divulgación (“vulgarización” o “popularización”) de esta revista (de hecho, Nature nació para ello). Muchas veces los blogueros mencionamos un artículo de Nature (yo mismo lo he hecho) sin indicar de forma explícita que se trata de una Feature o un Comment, y por tanto sin indicar que se trata de una opinión y no de un resultado científico. Ello puede llevar a error a cierta gente, que confía en lo que se publica bajo el aval de Nature.

Los artículos técnicos pasan por una revisión por pares muy rigurosa, además de por una revisión editorial; esta última trata de seleccionar entre los artículos aceptables científicamente los que además pueden atraer a los medios y provocar una repercusión más allá de los círculos científicos. Los artículos técnicos pueden ser cortos (Brief Communications), de longitud normal (Letters), largos (Articles) e incluso de gran longitud (Reports o Insights). Hoy en día la mayoría de los artículos técnicos incluyen una extensa información suplementaria (a veces decenas de páginas, incluso cientos) porque las limitaciones de espacio obligan a que los artículos técnicos sean demasiado breves para permitir que la investigación sea replicable. Los artículos técnicos más “noticiables” vienen acompañados de una noticia técnica (llamada News & Views) dirigida a todos los científicos que no pueden comprender el artículo técnico y necesitan que alguien les explique y contextualice el trabajo. Las News & Views no sufren revisión por pares, salvo la revisión de los redactores de Nature, y se escriben por invitación (sus autores son científicos, pero son “artículos de divulgación” o noticias para científicos).

En resumen, revistas como Nature y Science no son revistas científicas al uso (que solo publican artículos técnicos) ni revistas de divulgación al uso (que solo publican artículos de divulgación y noticias); son revistas que combinan ambas facetas y por tanto cada mención a un resultado aparecido en estas revistas debe aclarar si se trata de una mención a un artículo técnico o a una noticia.