Ciencias naturales Archive

Los osos se comunican a través del olor de sus pies

Las secreciones de las glándulas en la palma de sus pies y manos transmite información precisa sobre cada individuo

CSIC/DICYT Los osos se comunican mediante los pies. Esa es la conclusión a la que ha llegado un estudio internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que se publica en la revista Scientific Reports. Los resultados del trabajo revelan que los osos se comunican entre sí a través de las secreciones emanadas por las glándulas situadas en la planta de sus pies y manos, transmitiendo información precisa sobre el ejemplar que ha pasado por la zona.

El hogar de los osos es muy amplio por lo que esta comunicación química les permite conocer con qué congéneres conviven. Ya se conocían algunos comportamientos que permitían la comunicación entre diferentes individuos; como marcar árboles para establecer dominancia o emitir secreciones a través de las glándulas anales, señales relacionadas con el sexo del ejemplar. “Aunque sabíamos desde hace tiempo que los osos realizaban una especie de “baile” apretando con fuerza sus manos y pies contra el suelo, desconocíamos el fin con el que lo hacían. Ahora hemos descubierto que este comportamiento, que había pasado desapercibido para la comunidad científica, está relacionado con la comunicación química entre individuos”, explica Eloy Revilla, investigador del CSIC en la Estación Biológica de Doñana.

Los expertos identificaron esta “danza” mediante la observación de grabaciones de osos pardos en la cordillera Cantábrica y para confirmar su hipótesis realizaron análisis histológicos, bioquímicos y de comportamiento. Los datos han demostrado la presencia de glándulas sudoríparas y sebáceas especializadas en la palma de las manos y pies de los osos. Dichas glándulas segregan 26 compuestos químicos específicos, seis de ellos exclusivos de los machos, que los osos utilizan activamente para transmitir información sobre su presencia a los demás individuos con los que conviven.

Como apunta Agnieszka Sergiel, miembro del equipo polaco que participa en el estudio: “Los osos son animales que pasan la mayor parte del tiempo solos y, sin embargo, comparten espacio con otros individuos. Necesitan saber si hay congéneres en su territorio, si hay machos rivales, otros ejemplares con quien aparearse o saber si algún macho puede suponer una amenaza para sus crías. La información que ofrecen las emisiones de las glándulas sudoríparas y sebáceas es fundamental”. “Igual que algunos humanos pueden saber quién ha estado en una habitación por el rastro del olor que ha dejado, los osos pueden hacerlo aunque de una manera muy precisa y en un espacio mucho mayor”, añade Sergiel.

Referencia bibliográfica
A. Sergiel, J. Naves, P. Kujawski, R. Maślak, E. Serwa, D.Ramos, A. Fernández-Gil, E. Revilla, T. ZwijaczKozica, F. Zięba, J.Painer y N. Selva. Histological, chemical and behavioural evidence of pedal communication in brown bears. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-017-01136-1

El antepasado más antiguo de las aves y los dinosaurios

Un nuevo estudio, en el que participó un investigador del CONICET, muestra que algunos rasgos característicos de los dinosaurios habrían aparecido antes de lo que se creía y la diversidad anatómica habría sido mayor a la esperada

CONICET/DICYT Hace aproximadamente 250 millones de años ocurrió la extinción masiva del Pérmico-Triásico, un evento en el cual murieron hasta el 96 por ciento de las especies marinas y un porcentaje similar de las terrestres. Cerca de tres millones de años después se produjo la separación, a partir de un ancestro en común, de los linajes que con el tiempo darían origen a las aves y los cocodrilos. El grupo que incluye tanto a cocodrilos como aves se lo denomina Archosauria, que significa ‘reptiles dominantes’.

A partir de esos hechos – documentados por el hallazgo de sus fósiles – la ciencia fue estableciendo los linajes y la evolución de las diferentes especies de cocodrilos y dinosaurios a lo largo de millones de años.

Sin embargo, la descripción reciente de una especie, Teleocrater rhadinus, obliga a replantear mucho de lo que se sabía: incluye los huesos fósiles más antiguos del linaje que daría origen a los dinosaurios y a sus descendientes, las aves.

A partir de esta información los científicos deben rearmar el árbol de la evolución porque Teleocrater es el primer ejemplar de un nuevo grupo de reptiles enigmáticos, que llamaron Aphanosauria, que vivió antes de la separación entre los linajes de dinosaurios y pterosaurios. El trabajo fue publicado en la reconocida revista Nature.

Es decir que, a partir de un único ancestro en común se abrieron dos ramas: la que con el tiempo llevaría a la aparición de los cocodrilos (rama cocodriliana), y la segunda (rama aviana), que daría con el tiempo origen a los dinosaurios no avianos y a las aves. Es al inicio de esta segunda rama que se ubica Teleocrater.

Este animal tenía características físicas similares a los dinosaurios y los cocodrilos. “Nos muestra que los precursores de los dinosaurios tenían una diversidad anatómica mucho más amplia de la que se pensaba y muchas características presentes en los precursores de los cocodrilos se encontraban también en los miembros más antiguos del linaje de las aves, como por ejemplo una configuración de los huesos del tobillo que se creía que era exclusiva de los cocodrilos y sus predecesores”, explica Martín Ezcurra, investigador adjunto del CONICET en el Museo Argentino de Ciencias Naturales ‘Bernardino Rivadavia’ (MACN-CONICET) y uno de los autores del trabajo.

La edad de los fósiles ronda los 240-245 millones de años. Teleocrater era un cuadrúpedo de constitución ligera, con un largo aproximado entre 2 y 3 metros, una altura cercana al medio metro, pesaba entre 10 y 30 kilos y tenía una cola larga. Era más parecido a un cocodrilo que a los pequeños precursores de los dinosaurios que se conocían de rocas algo más jóvenes del noroeste de la Argentina. Los aphanosaurios tenían un cuello relativamente largo, como otras especies emparentadas con los dinosaurios, y dientes afilados, serrados y curvos, lo que sugeriría una dieta carnívora.

“Teleocrater y el nuevo grupo de animales que describimos en nuestro trabajo, los Aphanosauria, permiten llenar una brecha anatómica y temporal en la historia evolutiva del linaje que condujo a los dinosaurios”, agrega Ezcurra.

Parientes cercanos

El nombre Teleocrater deriva del griego antiguo y se refiere a la forma de la cavidad de la cadera donde se insertaba el fémur (‘Teleos’, significa completo y ‘krater’, cuenca), y rhadinos, que significa esbelto, en referencia a su contextura anatómica.

“Esta especie provee nueva información que nos permite reconocer un grupo completamente nuevo de reptiles enigmáticos (que hemos llamado Aphanosauria) en la base de la línea aviana de los arcosaurios, antes de la división entre los linajes de pterosaurios y dinosaurios”, explican los autores en el trabajo.

“Los miembros de Aphanosauria tenían morfologías transicionales que combinan características presentes en los ancestros comunes de aves y cocodrilos, como articulaciones en los tobillos similares a las de los segundos, articulación accesoria en las vértebras dorsales, modificación en la segunda costilla sacra y la presencia de inserciones musculares ubicadas en regiones características cercanas a la articulación del fémur y la cadera”, agrega Ezcurra.

Teleocrater rhadinus. Imagen: gentileza Gabriel Lío.

La historia del antepasado que nadie conocía

Las aves y los cocodrilos, ambos arcosaurios modernos, divergieron de su ancestro común en el Triásico Temprano, hace aproximadamente 247 millones de años, antes de la aparición de los primeros dinosaurios. En el momento de esta separación (conocida como divergencia entre cocodrilos y aves) ocurrieron cambios morfológicos, como en las proporciones de los miembros y el tamaño del cuerpo, entre otros.

Teleocrater rhadinus vivió en el Triásico Medio, entre 240 y 245 millones de años atrás. Por esa época el supercontinente Pangea, donde vivía, habría comenzado a separarse y por eso los fósiles de Teleocrater y sus parientes fueron encontrados en Rusia, India, Tanzania y Brasil.

Los primeros fósiles de Teleocrater fueron hallados en 1933 por F. Rex Parrington en Tanzania, un paleontólogo británico de la Universidad de Cambridge. Estos restos fueron estudiados preliminarmente en 1956 por el también británico Alan Charig pero nunca se publicaron. Nuevos restos de Teleocrater fueron encontrados también en la misma región de Tanzania por un equipo internacional – del que participaron varios autores de este trabajo – en 2015.

Tabaco transgénico producirá plástico biodegradable

El nuevo producto servirá para elaborar bolsas plásticas y frascos desechables, e incluso para encapsular medicamentos, con lo cual se generaría para el cultivo de tabaco un mercado diferente al de la producción de cigarrillos

UN/DICYT La línea transgénica de tabaco tendrá la capacidad de expresar en sus tejidos un material denominado polihidroxialcanoato (PHA) que posee una composición química y física similar al plástico sintético derivado del petróleo.

Gracias a la transferencia al genoma vegetal de un gen codificante de la enzima PHA sintasa, producida por la bacteria Aeromonas caviae, el Grupo de investigación de Ingeniería Genética de Plantas del Departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), Sede Bogotá, trabaja en la producción de este tipo de tabaco. La investigación es dirigida por Alejandro Chaparro Giraldo, profesor del Departamento de Biología y del Instituto de Genética de la Institución.

La investigación se encuentra en la fase de cultivos de tejidos in vitro sobre dos variedades de tabaco Virginia K399 y K326/UN

El desarrollo de la nueva línea de tabaco transgénico del que se pueda derivar plástico 100 % biodegradable, busca mejorar la productividad y competitividad de la cadena productiva de ese cultivo en el Huila.

Los PHA son sintetizados y almacenados por bacterias como fuente de energía y carbono cuando existe un desbalance nutricional en el ambiente, y es degradado cuando se encuentran en condiciones de estrés. Tal propiedad es una de las ventajas de este tipo de material, capaz de reemplazar plásticos convencionales derivados del petróleo.

Un PHA está conformado por una cadena de monómeros constituida por átomos de carbono que generalmente se obtienen a partir de la degradación de ácidos grasos o carbohidratos, los cuales se agrupan químicamente o se polimerizan por la enzima PHA sintasa. Así lo explica Diana Daniela Portela Dussán, quien actualmente cursa el Doctorado en Biotecnología.

La idea es diseñar un gen semisintético que se clona en un vector o plásmido y se transfiere en el genoma o material genético de la planta, por medio de la transformación con una cepa específica de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, capaz de infectar el tabaco y transferir e insertar de forma estable el gen en el genoma vegetal.

Para determinar si las plántulas han aceptado el vector dentro de su genoma, este contiene un gen codificante de un marcador de selección que confiere resistencia de las plantas a un antibiótico. De esta manera, si las plántulas han sido transformadas podrán crecer sin ningún tipo de efecto negativo en el medio de cultivo que contiene el antibiótico como agente de selección.

Según la candidata a doctora, “gracias a este procedimiento la planta de tabaco puede codificar la enzima PHA sintasa para polimerizar los monómeros obtenidos a partir de la metabolización de ácidos grasos y carbohidratos y producir los polihidroxialcanoatos”.

“Con el fin de comprobar que la planta efectivamente contiene el gen semisintético efectuamos diversas pruebas moleculares que nos permiten identificar su presencia o ausencia, así como el que efectivamente se esté expresando en el genoma de la planta”.

Finalizada esta fase del proceso, se extraen los PHA mediante la destrucción de las hojas, por medio de un tratamiento con fenol cloroformo que permita liberarlos para luego identificarlos, a través de la determinación de la composición de las cadenas poliméricas con un análisis cualitativo de espectrometría de masas que permite determinar la composición de las cadenas de polímeros y clasificar el PHA o los PHA producidos.

Confirman la combinación de caracteres primitivos y modernos en el Homo antecessor

El investigador del CENIEH José Mª Bermúdez de Castro lidera el equipo científico que publica un estudio sobre la dentición temporal de esta especie del Pleistoceno Inferior hallada en el nivel TD6 del yacimiento de Gran Dolina, en Atapuerca

José Mª Bermúdez de Castro, coordinador del Programa de Paleobiología del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) lidera el equipo científico que acaba de publicar en la revista American Journal of Physical Anthropology un artículo sobre la dentición temporal o decidua de la población infantil de Homo antecessor, que confirma que esta especie tiene rasgos muy primitivos en los dientes, mezclados con caracteres derivados, y que unido a otros estudios del resto del esqueleto nos da una información mucho más completa de la combinación única y exclusiva de esta especie.

Este artículo, titulado ‘Early Pleistocene hominin deciduous teeth from the Homo antecessor Gran Dolina-TD6 bearing level (Sierra de Atapuerca, Spain)’ describe la muestra de dientes de leche de Homo antecessor que fueron apareciendo entre 2003 y 2007 en el nivel TD6 del yacimiento de Gran Dolina en la Sierra de Atapuerca (Burgos).

Se trata del primero de una serie de dos trabajos sobre los nuevos dientes de TD6, que ya incluyen la estratigrafía realizada por los investigadores del CENIEH Alfredo Pérez González e Isidoro Campaña. Con esos datos estratigráficos y la información de dientes, maxilares y mandíbulas se puede estimar el número mínimo y máximo de individuos representados en la zona hasta ahora excavada: un mínimo 10 y máximo de 15. “Si el número fuera 15, que es lo más probable, el porcentaje de individuos inmaduros sería del 80%. Un dato muy interesante para estudiar crecimiento y desarrollo de Homo antecessor”, explica José Mª Bermúdez de Castro.

Los investigadores confían en que la nueva excavación en extensión de TD6 pueda reiniciarse dentro de cinco años, ya que como explica Bermúdez de Castro “así se podrá contrastar las hipótesis que estamos proponiendo en la actualidad con la información disponible”.

Bacterias controlan enfermedades en cultivos de arroz

Con el uso de microorganismos llamados bacterias aerobias formadoras de endospora (Bafes) se disminuyó en un 65,6 % el añublo bacterial de la panícula, enfermedad que afecta al arroz generando grandes pérdidas económicas a los productores

UN/DICYT Así lo comprobó Luz Adriana Pedraza, magíster en Ciencias-Microbiología de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Bogotá, quien buscó en el control biológico una forma de combatir la enfermedad producida por el patógeno Burkholderia glumae.
Los aliados para esta tarea los encontró en las Bafes, que abarcan más de 25 géneros, dependen del oxígeno para subsistir y están presentes en casi todos los sistemas agrícolas.
Dichos microorganismos forman una estructura de resistencia, conocida como endospora, y la utilizan para sobrevivir en ambientes hostiles.

Cultivos de arroz afectados por el patógeno Burkholderia glumae/UN

Junto con los investigadores del Grupo de Microbiología Agrícola, dirigido por el profesor Daniel Uribe Vélez, la magíster probó un total de 75 Bafes que forman parte del cepario de Microbiología Agrícola y las enfrentaron contra tres cepas diferentes de Burkholderia glumae obtenidas del Centro Internacional Agricultura Tropical.
Así, observaron que las Bafes restringen el crecimiento de la Burkholderia y forman un halo que inhibe la actividad del patógeno. Además, encontraron que 34 de estos microorganismos funcionaron al menos contra alguna de las cepas probadas, y 26 lo hicieron contra las tres, lo que demuestra su gran potencial.

Los experimentos fueron más allá del laboratorio. Las Bafes fueron llevadas a los cultivos de arroz, en los que se encontró que 12 cepas tenían actividad en la planta, es decir que disminuían los síntomas de la enfermedad en un 65,6 %.

¿Añublo bacterial de la panícula?

Desde 2007 en los cultivos de arroz del país se ha venido presentando el patógeno Burkholderia glumae, que se manifiesta en la fase de floración y llenado del grano.

La enfermedad ha aumentado no solo en Colombia sino en varios países productores de arroz, y por el cambio climático su presencia se ha reportado en varias partes del mundo como Japón, Tailandia, Vietnam, Corea del Sur, Malasia, Filipinas, Sri Lanka, Estados Unidos, Panamá, Nicaragua y Costa Rica.

Las altas temperaturas nocturnas y la alta humedad relativa favorecen que se desencadenen los síntomas. En Colombia se han dado pérdidas de hasta el 75 % del cultivo, y por ahora no hay una solución que garantice que esto no se produzca.

El control biológico aparece como una alternativa para contrarrestar la enfermedad en las principales zonas arroceras del país como Tolima, Huila y Valle del Cauca; los Llanos Orientales en los departamentos de Meta y Casanare, la zona del caribe Húmedo contando Antioquia, Bolívar, Córdoba y Sucre, y la zona del Caribe seco incluso los departamentos de Cesar, Guajira y los Santanderes.

El color rojo de Marte podría deberse a la fuerte oxidación generada por micropartículas de pirita

La disolución de micropartículas de disulfuro de hierro habría generado radicales libres que ocasionaron la precipitación de óxidos y sulfatos de hierro

El color rojo de la superficie de Marte podría deberse a la fuerte oxidación generada por la disolución de micropartículas de pirita en una atmósfera sin oxígeno, lo que generó radicales libres que a su vez indujeron la precipitación de óxidos y sulfatos de hierro, según muestra un estudio internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y con participación de la Universidad de Vigo y la NASA. Los resultados del estudio se publican en la revista Scientific Reports.

“Las reacciones químicas acuosas catalizadas por superficies minerales pueden condicionar significativamente la evolución geoquímica de su entorno”, explica Carolina Gil Lozano, investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología de Madrid y primera autora del estudio.

“Las reacciones químicas acuosas catalizadas por superficies minerales pueden condicionar significativamente la evolución geoquímica de su entorno”, explica Carolina Gil Lozano, investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología de Madrid y primera autora del estudio.

“Durante su disolución, la pirita (el disulfuro de hierro más común en la Tierra) es capaz de producir sustancias muy reactivas, entre las que se encuentra el peróxido de hidrógeno (la convencional agua oxigenada) y un conjunto de radicales libres muy inestables”, añade.

Gil Lozano explica que: “Aunque varios estudios han constatado la formación de estas sustancias químicas a partir de suspensiones de micropartículas de pirita en condiciones óxicas y anóxicas (en presencia o ausencia de oxígeno), no existe un análisis detallado de su evolución, algo necesario para comprender su función en los medios naturales”.

En este trabajo se han investigado las vías de formación y descomposición de dichas sustancias combinando experimentos de laboratorio y modelos numéricos. Para realizar los experimentos los investigadores han diseñado un reactor que les ha permitido registrar en tiempo real medidas realizadas con sensores y con espectrofotometría en atmósferas controladas.

“Los datos obtenidos sugieren que el peróxido de hidrogeno (agua oxigenada) generado por la superficie de la pirita reacciona con el hierro liberado en el transcurro de su disolución (mediante la conocida como “reacción de Fenton”), formando una gran cantidad de radicales libres en solución”, detalla Gil Lozano. “A partir de estos datos, construimos un modelo cinético que utilizamos para analizar la evolución de los radicales libres implicados en el proceso”.

De forma general, los resultados obtenidos revelan que a lo largo de la disolución de microparticulas de pirita se puede generar un poder de oxidación notable a partir de estos radicales libres, incluso partiendo de atmósferas que no contienen oxígeno, como parece haber sido el caso de Marte a lo largo de toda su historia.

“Bajo este contexto, parece razonable suponer que esta reacción pudo haber contribuido de alguna forma a la oxidación del sustrato marciano, induciendo la precipitación de óxidos y sulfatos de hierro. Por lo tanto, nuestros resultados pueden contribuir a explicar por qué la superficie de Marte es roja”, concluye Gil Lozano.

Referencia bibliográfica
C. Gil-Lozano, A.F. Davila, E. Losa-Adams, A.G. Fairén and L.Gago-Duport. Quantifying Fenton reaction pathways driven by self-generated H2O2 on pyrite surfaces. Scientific Reports. Doi: 10.1038/srep43703

El yacimiento de La Noira evidencia la cultura achelense más antigua del Noroeste de Europa

Un equipo francés de científicos del que forma parte Davinia Moreno, geocronóloga del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) ha publicado en la revista Quaternaire dos artículos sobre el yacimiento francés de La Noira, datado en 650.000 años mediante Resonancia Paramagnética Electrónica (ESR), que constituye una prueba de la presencia de la cultura achelense más antigua del Noroeste de Europa.

Estas dos publicaciones presentan los resultados obtenidos de más de una década de estudios dedicados a este yacimiento situado en el Centro de Francia, desde un punto de vista sedimentológico, geoarqueológico y geocronológico, enmarcado en el proyecto de investigación Los primeros poblamientos prehistóricos en las formaciones aluviales de la cuenca del Loira.

El yacimiento de La Noira evidencia la cultura achelense más antigua del Noroeste de Europa

Este proyecto que comenzó en 2003, apoyado por el Ministerio de Cultura Francés, el Departamento de Prehistoria del Museum National d’Histoire Naturelle de París y el Gobierno Regional del Valle del Loira, ha permitido elaborar un marco geológico, cronológico, arqueológico y paleoambiental del sistema fluvial del río Cher y de los yacimientos prehistóricos asociados, que se recoge en estos dos artículos.

Grandes bifaces
El sistema fluvial del río Cher, que recorre el Centro de Francia, está formado por varias terrazas fluviales las cuales han sido datadas por ESR entre 1 millón (las terrazas más antiguas) y 60.000 años (las terrazas más jóvenes). El yacimiento de La Noira se encuentra en una de estas terrazas y es conocido por su industria achelense con bifaces de gran tamaño.

Los estudios geoarqueológicos han demostrado que los homínidos recogían placas de roca silícea lacustre que no estaban alteradas por procesos de gelifracción, es decir, no estaban fragmentadas por la congelación y el deshielo del agua contenida en sus poros y grietas, y posteriormente las utilizaban para fabricar bifaces.

Las excavaciones arqueológicas han confirmado que La Noira es un yacimiento en posición primaria, ya que se trata de una zona de aprovisionamiento de materias primas y de fabricación de herramientas líticas. “El descubrimiento de otros yacimientos en posición primaria en la misma región parece indicar que este tipo de ocupación se ha repetido a lo largo del tiempo”, afirma Davinia Moreno.

Descubiertos chorros supersónicos de plasma

Los datos sobre el campo magnético recopilados por la misión Swarm de la ESA han permitido descubrir en lo alto de nuestra atmósfera chorros supersónicos de plasma que pueden hacer ascender las temperaturas hasta casi 10.000 °C.

Durante el Swarm Science Meeting celebrado en Canadá la semana pasada, científicos de la Universidad de Calgary presentaron estos hallazgos y explicaron cómo estaban aprovechando las mediciones del trío de satélites Swarm para seguir desarrollando lo que ya se sabía sobre las vastas láminas de corriente eléctrica producidas en la alta atmósfera.

La teoría de que existen enormes corrientes eléctricas, impulsadas por el viento solar y guiadas a través de la ionosfera por el campo magnético terrestre, fue postulada hace más de un siglo por el científico noruego Kristian Birkeland.

Pero estas ‘corrientes de Birkeland’ no se pudieron confirmar mediante mediciones directas en el espacio hasta los años setenta, con la llegada de los satélites.

Estas corrientes transportan hacia la alta atmósfera hasta 1 TW de energía eléctrica, unas 30 veces lo que consume la ciudad de Nueva York durante una ola de calor.

También son responsables de las auroras polares, las populares cortinas de luz verdosa que se mueven lentamente de horizonte a horizonte.

Aunque estos sistemas de corrientes ya eran bien conocidos, las recientes observaciones de Swarm han revelado su relación con grandes campos eléctricos.

Estos campos, que son más fuertes en invierno, se producen allí donde las corrientes de Birkeland ascendentes y descendentes se conectan a través de la ionosfera.

Bill Archer, de la Universidad de Calgary, lo explica así: “Gracias a los datos procedentes los instrumentos de los satélites Swarm, descubrimos que estos potentes campos eléctricos impulsan chorros de plasma supersónicos”.

“Estos chorros, que llamamos ‘flujos fronterizos de corrientes de Birkeland’, marcan claramente el límite entre las láminas de corriente que se mueven en sentidos opuestos y provocan condiciones extremas en la alta atmósfera”.

“Pueden hacer que la ionosfera alcance temperaturas de hasta 10.000 °C, cambiando su composición química. También hacen que la ionosfera ascienda a mayores altitudes, donde la energización adicional puede conducir a la pérdida de material atmosférico al espacio”.

David Knudsen, también de la Universidad de Calgary, añade: “Estos últimos resultados de Swarm aportan nuevos datos sobre potencial eléctrico y tensión a nuestros conocimientos del circuito de corrientes de Birkeland, que probablemente sea el fenómeno de organización del sistema de acoplamiento magnetosfera-ionosfera más ampliamente reconocido”.

Este descubrimiento se suma a los nuevos hallazgos presentados en la semana de reuniones científicas dedicadas a la misión Swarm. En otro de los dedicados a las corrientes de Birkeland, por ejemplo, los datos de Swarm se utilizaron para confirmar que estas corrientes son más fuertes en el hemisferio norte y que presentan variaciones estacionales.

Desde su lanzamiento en 2013, los tres satélites idénticos de Swarm miden y desentrañan las distintas señales magnéticas procedentes del núcleo, el manto, la corteza, los océanos, la ionosfera y la magnetosfera de nuestro planeta.

Parte frontal de un satélite Swarm

Además del instrumental adecuado para ello, cada satélite presenta un instrumento de campo eléctrico en la parte frontal que mide la densidad, la deriva y la velocidad del plasma.

Como reconoce Rune Floberghagen, responsable de la misión Swarm de la ESA: “El instrumento de campo eléctrico es el primer generador de imágenes ionosférico en órbita, por lo que estamos encantados de obtener estos fantásticos resultados gracias a él”.

“La dedicación de los científicos que trabajan con los datos de la misión nunca deja de sorprenderme y estamos viendo algunos resultados excelentes, como estos, durante el encuentro de esta semana”.

“Swarm nos está permitiendo ver cómo funciona el planeta, desde lo más profundo de su núcleo hasta lo más alto de la atmósfera”.

La imagen con mayor resolución de un “agujero” alrededor de un cúmulo galáctico

Un equipo de investigación dirigido por Tetsu Kitayama, profesor de la Universidad Toho (Japón), usó ALMA para estudiar el gas caliente de un cúmulo galáctico

OBSERVATORIO ALMA/DICYT Un equipo de investigadores usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para obtener una imagen de radio de un “agujero” alrededor de un cúmulo galáctico situado a 4.800 millones de años luz de la Tierra. Se trata de la imagen de mayor resolución obtenida a la fecha de un agujero de este tipo, provocado por el efecto Sunyaev-Zel’dovich (efecto SZ). La imagen demuestra la capacidad de ALMA para estudiar la distribución y la temperatura del gas presente alrededor de los cúmulos de galaxias a través del efecto SZ.

Un equipo de investigación dirigido por Tetsu Kitayama, profesor de la Universidad Toho (Japón), usó ALMA para estudiar el gas caliente de un cúmulo galáctico. Este gas es un elemento clave para comprender la naturaleza y la evolución de los cúmulos galácticos. Aunque no emite ondas de radio detectables por ALMA, el gas caliente dispersa las ondas de radio del fondo cósmico de microondas y produce un “agujero” alrededor del cúmulo galáctico. Es el llamado efecto Sunyaev-Zel’dovic.

La imagen muestra la medición del efecto SZ en el cúmulo galáctico RX J1347.5-1145 obtenida con ALMA (azul).Créditos: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), Kitayama et al., telescopio espacial Hubble NASA/ESA.

Los investigadores observaron el cúmulo galáctico RX J1347.5-1145 conocido por su fuerte efecto SZ, y lo han estudiado reiteradas veces con radiotelescopios. Por ejemplo, el radiotelescopio Nobeyama de 45 metros, operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, reveló una distribución desigual del gas caliente en este cúmulo, un fenómeno que no se había detectado en las observaciones de rayos X. Para entender mejor esta heterogeneidad, los astrónomos necesitan realizar observaciones de mayor resolución. Sin embargo, los objetos relativamente homogéneos y amplios como el gas caliente de los cúmulos galácticos son difíciles de observar en alta resolución con radiointerferómetros.

Para solucionar este problema, ALMA usó el Atacama Compact Array, también conocido como Morita Array, la mayor contribución japonesa al proyecto. Sus antenas de menor diámetro y su configuración más compacta permiten obtener un campo de visión más amplio. Con los datos de este observatorio, los astrónomos pueden medir con precisión las ondas de radio de objetos que describen un ángulo amplio en el cielo.

Con ALMA, los astrónomos obtuvieron una imagen del efecto SZ de RX J1347.5-1145 con el doble de resolución y una sensibilidad diez veces superior a la de las observaciones anteriores. Esta es la primera imagen de un efecto SZ generada por ALMA, una imagen que se condice con las observaciones anteriores e ilustra mejor la distribución de la presión en el gas caliente. La imagen demuestra la gran capacidad de ALMA para observar el efecto SZ y revela que se está produciendo una colisión gigante en el cúmulo galáctico.

“El efecto SZ se predijo por primera vez hace cerca de 50 años”, explica Kitayama. “Es un efecto muy débil y ha sido muy difícil obtener imágenes de alta resolución. Gracias a ALMA, esta vez dimos un gran y esperado paso en la búsqueda de un nuevo camino para estudiar la evolución cósmica”.

Los secretos de las galaxias a golpe de click

Por primera vez, un algoritmo español, desarrollado por el investigador del IAC Sebastián Hidalgo, será utilizado en el evento de computación internacional “Global Azure Bootcamp”, en el que miles de personas se conectarán a la vez para, en esta edición, ayudar a analizar datos sobre la formación de estrellas en el Universo.

Diagrama con la distribución de estrellas donde se relaciona su luminosidad (magnitud) en función de su temperatura (color). Para un contenido en metales determinado, el diagrama color-magnitud muestra secuencias específicas donde pueden identificarse la edad de las estrellas (barra vertical, cuanto más rojas, más envejecidas). A la izquierda, diagrama color-magnitud no afectado por el emborronamiento de las observaciones donde puede determinarse la edad de las estrellas con suficiente precisión. A la derecha, el emborronamiento dificulta determinar la edad de las estrellas. Crédito: Sebastián Hidalgo (IAC).

Un algoritmo es un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución a un problema, ya sea matemático, informático o, incluso, astrofísico. Un conocido foro sobre estas operaciones es el evento internacional de computación distribuida “Global Azure Bootcamp”, donde se reúnen profesionales de las tecnologías de la información. El próximo tendrá lugar el 22 de abril en Madrid y con el objetivo de arrojar luz sobre la formación estelar en las galaxias mediante el procesamiento masivo de datos. Se da la circunstancia de que, por primera vez desde su creación, se ejecutará un algoritmo español, “The secret life of Galaxies: Unveiling the true nature of their star formation” (La vida secreta de las galaxias: desvelando la naturaleza de su formación estelar), desarrollado por el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Sebastián Hidalgo. Su aplicación servirá para conocer en detalle cómo se originan las poblaciones estelares en algunas galaxias observadas.

Laboratorios prácticos

Unas 10.000 personas ya se han apuntado para participar en esta iniciativa gratuita y que ya ha agotado sus 400 inscripciones en la sede de Madrid. Los participantes se conectarán a la plataforma “Microsoft Azure” desde todas las sedes repartidas a lo largo del planeta y aportarán su tiempo y conocimientos de forma desinteresada para computar el algoritmo implementado.

Este multitudinario proyecto, que se lleva desarrollando desde 2013 en medio centenar de países, además de ofrecer múltiples charlas sobre el uso de la plataforma de la mano de personas expertas en la materia, se estructura en dos laboratorios prácticos: Science Lab, dedicado al procesamiento del algoritmo, y Racing Lab, un taller de videojuegos de conducción 3D. En ediciones anteriores, las investigaciones en diabetes y cáncer de mama fueron los problemas protagonistas que se computaban. Este año, lo serán las estrellas.

Formación estelar

Las galaxias son los sistemas más grandes en el Universo, que albergan casi todos los objetos astronómicos conocidos. Entre ellos, las estrellas son sus ladrillos fundamentales ya que cumplen funciones vitales: procesan el gas, crean nuevos sistemas planetarios, forman agujeros negros y su luz hace que las galaxias sean visibles para nosotros. Las galaxias forman estrellas a lo largo de su vida y comprender cómo lo hacen es fundamental para entender sus procesos de formación y evolución que afectan, en última instancia, a todo el Universo.

Una de las formas más eficientes para probar los procesos de formación en galaxias es estudiando en detalle las propiedades de las estrellas más envejecidas, concretamente, su edad, metalicidad, composición química y cinemática. La historia de la formación estelar (SFH, por sus siglas en inglés) es clave para ello y, determinarla con precisión requiere algoritmos que puedan observar el momento justo en el que las estrellas empiezan a cambiar de color y magnitud hacia el rojo. Al observar este “giro” en el diagrama color-magnitud, que se debe a que las estrellas comienzan a agotar su combustible (hidrógeno), se puede determinar la edad y metalicidad de las estrellas más viejas de la galaxia y así obtener la historia de formación estelar del sistema desde que se formó hasta nuestros días.

Figura que muestra en rojo la historia de formación estelar (SFH, por sus siglas en inglés) afectada por las observaciones. Si se pudieran corregir estos efectos, podría obtenerse con más detalle y distinguir tres picos (en azul) en lugar de uno. Crédito: Sebastián Hidalgo (IAC).

Sin embargo, no es sencillo extraer datos precisos de la luz que nos llega del Universo y los equipos de investigación se enfrentan a algunos obstáculos al analizarla. Las incertidumbres asociadas a las observaciones, la precisión de los modelos o la limitación en la ejecución de los códigos inciden sobre la precisión en las historias de formación estelar. Debido a esto, algunas características de la formación estelar en las galaxias quedan “ocultas” y dificultan la interpretación de los resultados.

“El objetivo del algoritmo desarrollado en el IAC y que va a ser probado en el Science Lab –explica Sebastián Hidalgo- es precisamente limitar el impacto de todos estos efectos para poder comparar la predicción de los modelos con las observaciones de forma más directa. Es un proceso que requiere de un número muy elevado de pruebas y que sólo puede ser realizado en un entorno de computación distribuida.” Al término del evento, se recopilarán los datos para extraer la información y proceder a su tratamiento.

Pioneros en el desarrollo de algoritmos

El Grupo de Poblaciones Estelares del IAC es pionero en el desarrollo de códigos para la obtención de historias de formación estelar. Junto a Antonio Aparicio, también investigador del IAC y de la Universidad de La Laguna (ULL), Sebastián Hidalgo lleva una década desarrollando estos códigos que diferentes grupos de investigación internacionales utilizan.