Las aves primigenias tenían cuatro alas

“Hasta ahora creíamos que las aves primigenias tenían patas con escamas, igual que los pájaros actuales. Ahora hemos descubierto que eran totalmente diferentes, con plumas que formaban dos alas traseras”. De esta forma resume Xing Xu a SINClas conclusiones de su estudio publicado ayer en Science. 

Xing Xu y su equipo analizaron once fósiles de cuatro grupos diferentes de aves del cretácico inferior, encontrados en el noroeste de China en un estado de conservación espléndido. Los restos pertenecen a diferentes especies de los géneros Sapeornis, Yanornis yConfuciusornis y dos especies de enantiornites. 

El buen estado de conservación y la variedad de especímenes demuestra que tener cuatro alas no era una cualidad rara entre los ancestros de los pájaros. 

Las primeras aves tenían una estructura corporal diferente a las actuales, y dos alas probablemente no habrían bastado para que pudieran volar. Según los autores, el par de ‘patas-alas’ extra proporcionaba la asistencia necesaria. 

“Aún no estamos seguros de cómo era el movimiento de estas alas traseras, ni de cómo contribuían al vuelo. Pero ya tenemos un proyecto en proceso para investigar esta cuestión concreta” afirma Xing Xu a SINC. 

Lo que sí muestran claramente los fósiles son plumas largas, curvadas y rígidas, situadas perpendicularmente a las patas. Estas características sugieren una estructura aerodinámica que facilitaba la elevación y mejoraba la capacidad de maniobra. Es decir, jugaban un papel importante en el vuelo.

Plumas que dieron lugar a escamas 

Las escamas que recubren hoy las patas de muchas especies son, según los autores, estructuras derivadas de las plumas de sus antecesores prehistóricos. Poco a poco, las plumas de las extremidades inferiores se fueron perdiendo evolutivamente y convirtiéndose en el plumón con el que cuentan aún algunas especies, hasta finalmente derivar en escamas. 

Al mismo tiempo, las extremidades superiores ganaron eficacia en el vuelo. Este cambio es reflejo de una especialización de las alas en el vuelo, y de las patas en los desplazamientos terrestres. 

“Todos estos dinosaurios de cuatro alas probablemente vivían en árboles. Cuando, más adelante en la evolución, los pájaros se convirtieron en voladores más hábiles, perdieron las plumas de sus patas y se convirtieron en animales que viven preferentemente en el suelo, cerca del agua” afirma Xing Xu. 

Las plumas que tienen algunos pájaros actuales en las patas son muy diferentes de las observadas en estos fósiles. En general, en la actualidad son pequeñas y suaves –plumón– y tienen funciones protectoras de la piel. Sin embargo todavía hay especies –como algunas palomas o gallinas– que tienen plumas largas y perpendiculares a las patas, que recuerdan a las de estos pájaros ancestrales.

Un planeta fuera del Sistema Solar con vapor de agua en su atmósfera

Un joven planeta hallado fuera del Sistema Solar, que orbita una estrella conocida como HR 8799, tiene vapor de agua y monóxido de carbono en su atmósfera. Sin embargo, en este nuevo mundo no se ha detectado metano, que podría ser un indicio de vida, según explican sus descubridores.

El hallazgo, recién publicado en la revista 'Science', sugiere que un determinado mecanismo de formación planetaria similar al de nuestro propio Sistema Solar, conocido como acreción del núcleo, desencadenó el nacimiento del exoplaneta, llamado HR 8799c.

HR 8799c es un gigante gaseoso, con cerca de siete veces la masa de Júpiter, y aunque se ha detectado vapor de agua en su atmósfera, sus descubridores descartan que pueda albergar vida.

"Aunque hemos observado agua, no creemos que pueda existir vida en este planeta. No tiene superficie sólida y es extremadamente caliente", explica el astrónomo Quinn Konopacky, de la Universidad de Toronto. De hecho, se calcula que la temperatura en su superficie supera los 1.000ºC.

Pistas sobre el Sistema Solar

Konopacky, junto con colegas de Canadá y Estados Unidos, utilizaron datos del Observatorio Keck en Hawai para analizar las características de HR 8799c. Sus resultados arrojan luz sobre la formación de este gigante gaseoso lejano y proporcionan pistas sobre la formación de nuestro propio Sistema Solar.

"Nuestros resultados son consistentes con los planetas que se forman alrededor de HR8799 a través de la acreción del núcleo, muchos de la misma manera en la que pensamos que se formaron los planetas de nuestro Sistema Solar", explicó Konopacky. "Al estudiar el sistema HR8799, podemos echar un vistazo a cómo planetas similares a Júpiter aparecen muy poco después de formarse", agrega.

A diferencia de la mayoría de otros exoplanetas, los cuatro planetas que orbitan HR 8799 se han detectado directamente, lo que significa que su luz se distinguía de la de su estrella anfitriona.

Esta detección directa indica que HR 8799c era un gigante de gas que orbita su estrella a una distancia comparable a la distancia de Plutón de nuestro sol, pero el nacimiento de un planeta masivo tan lejos de su estrella madre está en conflicto con los modelos más populares de la formación planetaria.

El nuevo análisis de Konopacky y su equipo ofrece datos de alta resolución sobre la química, la gravedad y la atmósfera de HR 8799c. "El exoplaneta tiene un conjunto ideal de las propiedades, siendo a la vez muy luminoso y situado lo suficientemente lejos de la estrella que nos permite adquirir estos datos espectrales increíbles", explicó el investigador. "El hecho de que no vemos metano nos dice mucho acerca de los procesos químicos durante el trabajo en la atmósfera de este gigante gaseoso joven".

Condensación de hielo

Dos posibles mecanismos se han propuesto para la formación de exoplanetas: un multipaso, proceso de acreción del núcleo por el que el gas se acumula lentamente en un núcleo planetario, y un proceso conocido como inestabilidad gravitatoria, que implica la creación simultánea del interior de un planeta y la atmósfera.

"Aunque vemos una gran cantidad de vapor de agua en la atmósfera de HR 8799c, en realidad detectamos un poco menos de lo que cabría esperar si el planeta tuviera la misma composición que su estrella madre", dijo Konopacky. A su juicio, esto indica que el planeta tiene una cantidad ligeramente elevada de carbono en comparación con oxígeno.

La elevada relación carbono-oxígeno actúa como una huella dactilar para la formación del exoplaneta y los investigadores sugieren que los granos de hielo de agua deben haberse condensado en el disco planetario que rodea HR 8799 y agotado el oxígeno.

"Estos granos de hielo pegados forman grandes trozos de hielo, a pocos kilómetros de diámetro, que promueven la construcción de núcleo sólido del planeta", sugirió Konopacky. "La atmósfera de gas viene después de que el planeta sea lo suficientemente grande. En el momento en que sucede, algunos de los granos de hielo se han ido y el gas no tiene tanta agua", añade.

Estos resultados implican que un proceso de acreción del núcleo, similar al que dio forma a nuestro Sistema Solar, con los gigantes de gas lejos del Sol y los planetas rocosos cercanos a él, también tuvo lugar en este sistema. "Dado que el sistema planetario que rodea HR 8799 se parece auna versión reducida de nuestro Sistema Solar, no sería una sorpresa encontrar planetas como la Tierra más cerca", según los investigadores.

Hallan un agujero negro colocado 'de canto' y con eclipses de brillo

Como si se tratara de un enorme “donut” (o toroide) que va creciendo conforme pasan los días. Así describe el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Jesús Corral la peculiar estructura, desconocida hasta la fecha, del sistema binario Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero negro de masa estelar (que se alimenta de la estrella compañera), oscurecido por un disco de gas. 

La investigación, de la que Corral es primer autor y que aparece publicada en el último número de Science, ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años. 

El equipo observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos. Este hallazgo les llevó a dos conclusiones: el agujero negro debía estar casi de canto (tiene una inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua al destapar un fregadero. 

Como explica el también investigador del IAC Jorge Casares, coautor del artículo y director de la investigación, en la nota de prensa, “es posible que este tipo de estructuras estén presente en todas o muchas binarias de rayos X, conjunto de sistemas al que pertenece Swift J1357.2-0933. 

De esta manera, el objeto que hemos observado podría ser el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el agujero negro se encuentra oscurecido”. Aplicando reglas estadísticas, podrían ser un porcentaje de hasta el 20% de los sistemas de este tipo. 

El astrofísico relata que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos: “al no emitir luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos. En caso de que formen sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta, dado que lo que se ve es el proceso de 'canibalización' de la estrella por parte del agujero”, explica. 

De esta manera se entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, sólo se hayan confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia. Swift J1357.2-0933, descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el equipo del IAC, es el último en la lista. Hay aproximadamente otros 32 más considerados como candidatos a agujero negro, pero todavía no se han confirmado.

Años de quietud 

Muchas binarias de rayos X se caracterizan por permanecer en quietud durante decenas o cientos de años y, en este estado, es fácil confundirlos con estrellas corrientes. 

Sin previo aviso y en cualquier punto de la galaxia, estos sistemas erupcionan, provocando que el brillo que emiten aumente de forma considerable –casi 1 millón de veces- , lo que permite su detección por los satélites que hacen rastreo de emisiones de rayos X. Al cabo de unos meses, vuelven a su letargo. 

Es entonces, agrega Corral, cuando la comunidad científica puede analizar su estructura: una estrella ‘normal’ y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro (como en este caso) o una estrella de neutrones. 

La estrella transfiere materia a su compañero formando el mencionado disco de acreción. En el caso de Swift J1357.2-0933, prosigue el investigador del IAC, se han podido recabar más datos debido a su relativa cercanía, estimada en unos 5.000 años luz, y a que se halla lejos del plano de la Vía Láctea, donde se concentra la mayor parte de la materia, con lo que su luz no se ve contaminada por polvo interestelar o la luz de objetos próximos. 

Tres masas solares 

Los científicos detectaron que el sistema tiene un periodo muy corto, de apenas 2,8 horas. En ese tiempo, la estrella completa una órbita en torno al agujero negro. Otra de las cuestiones que aclararon fue la masa del agujero, al menos 3 veces la del sol. “Se trata del límite inferior que hemos estimado. En realidad, la masa puede ser muy superior. Nuevas observaciones durante el periodo de quietud permitirán precisar este valor”, puntualiza Corral. 

Sin embargo, el hallazgo más insólito del sistema fueron sus eclipses. A partir de imágenes captadas con diferentes telescopios de los observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos (IAC-80, Liverpool, Mercator e INT), observaron que se producían eclipses que reducían el brillo del sistema hasta un 30% en solo siete segundos y que se van repitiendo en intervalos mayores al cabo de los días. 

“Es la primera vez que se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50 binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la estrella”, señala el astrofísico del IAC. 

¿A qué se deben? Los investigadores tenían claro que no los producía la estrella del sistema, ya que tarda 2,8 horas en girar en torno al mismo, y los eclipses, que se producen cada pocos minutos, son extremadamente cortos. Corral aporta más datos: “El periodo en el que se repiten los eclipses es cada vez mayor con el paso de los días. Este hecho sugiere que están producidos por una estructura vertical que inicialmente está muy cerca del agujero negro y que poco a poco se va alejando como una onda desde las partes internas del disco de acreción hacia fuera. 

Este descubrimiento lleva aparejado un segundo: “El simple hecho de detectar los eclipses ya indica que el sistema se encuentra a una inclinación muy alta, mayor incluso de 75 grados. En definitiva, lo vemos casi de canto”, precisa el científico. Y así describe la estructura: “es probablemente como un "donut": en el centro se localiza el agujero negro que está permanentemente oculto.”

Rolf Heuer: “Pronto podremos decir que la partícula descubierta es un bosón de Higgs”

“Las últimas novedades saldrán en unas semanas durante la conferencia que se celebra en marzo –encuentro de Moriond–, pero parece que cada vez más podemos hablar, no tanto de que es una partícula parecida al bosón de Higgs –Higgs-like boson–, sino que es un bosón de Higgs", ha indicado a SINC el director general del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), Rolf-Dieter Heuer.

El profesor Heuer, que este miércoles ha impartido una conferencia en la Universidad de Oviedo, ha subrayado: “Personalmente estoy bastante seguro de que pronto podremos decir que es un bosón de Higgs, y por lo tanto habremos dado un fantástico paso hacia delante”.

Uno de los datos cruciales para confirmar que la partícula es un bosón de Higgs es que su espín o momento angular intrínseco sea 0, “y pienso que irá en esa dirección pronto”, adelanta el director del CERN. El resto de las partículas elementales tienen un espín de ½ o 1.

Otro tema diferente es si este bosón de Higgs es o no el del modelo estándar, la teoría de referencia con la que los físicos describen las partículas elementales y sus interacciones. “De momento parece que tiene un aspecto muy prometedor parecido al del modelo estándar, pero confirmar esto puede llevar años”.

Heuer lo explica: “Tenemos que medir con mucha precisión sus propiedades de desintegración, ya que el modelo estándar nos dice exactamente como deben ser. Si tenemos una gran barra de error, hay incertidumbre. Entonces tenemos que recopilar más y más estadísticas, más y más información, hasta reducir esa barra de error. Después hay que ver si el valor es el del modelo estándar o si se desvía. Y todo esto puede llevar mucho tiempo, dependiendo de la desviación que nos describa la física”.

“Pero si una o dos propiedades de este bosón se desviaran del modelo estándar, sería incluso mejor, porque daría una nueva pista hacia una nueva física”, añade. “Sabemos que el modelo estándar solo describe el universo visible –un 5%– y deja muchas preguntas sin responder”.Según el profesor, es “realmente maravilloso que descubramos este bosón, ya que por primera vez tenemos una comprensión de por qué existimos: Sin él las partículas volarían alrededor a la velocidad de la luz y tenemos, por tanto, el mecanismo que da masa a las partículas fundamentales”.

El LHC, el gran colisionador donde se descubrió la partícula y que hace unos días detuvo su actividad, volverá a operar a su máxima potencia en 2015. “Entonces podremos ‘iluminar’ un poco aspectos tan desconocidos ahora como la energía y materia oscuras”, apunta Heuer.

Reflexiones y consejos

Durante su visita este miércoles a Asturias, el profesor ha destacado en sus dos conferencias, tanto en la que impartió por la mañana en la Universidad de Oviedo como en la de la tarde en el Centro Niemeyer de Avilés, la importancia de los descubrimientos del LHC, ya que hacen reflexionar sobre la existencia humana: “¿Cómo comenzó el universo? ¿Por qué estamos nosotros aquí?”.

Respecto al centro que dirige, Heuer ha subrayado los cuatro pilares que guían la misión de este centro internacional: la investigación para ampliar las fronteras del conocimiento, la innovación en nuevas tecnologías para llevarla a cabo, la formación de los científicos e ingenieros, y la unión de ‘gente’ de varios países.

En este sentido, el investigador Javier Cuevas de la Universidad de Oviedo, ha recordado al presentar la conferencia matinal que la participación española en el CERN comenzó en el año 61 y que actualmente contribuye con un poco más del 8% al presupuesto de esta institución.

Heuer ha aprovechado para comentar que no conviene hacer recortes en investigación, ya que supone "recortar en nuestro futuro", y también ha ofrecido un consejo a las próximas generaciones de científicos: "No planeen sus carreras con mucha antelación ni muy en detalle, sean flexibles. No sigan solo lo que les dicta su cerebro, sigan también a su estómago, a sus motivaciones y sentimientos". 

Posible detección del nacimiento de un planeta gigante

Tras estudiar el disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella HD100546, una 'vecina' relativamente cercana localizada a unos 335 años luz de la Tierra, un grupo internacional liderado por el investigador Sascha Quanz del ETH Zürich (Suiza) se ha sorprendido al encontrar lo que parece ser un planeta en proceso de formación.

El objeto aparece aún metido en el disco de material que rodea a la joven estrella, y se cree que este candidato a planeta es un gigante gaseoso similar a Júpiter.

Hasta ahora, la formación planetaria ha sido un asunto abordado principalmente con simulaciones por ordenador” afirma Sascha Quanz. “Si nuestro descubrimiento es ciertamente un planeta en formación, por primera vez los científicos podrán estudiar de forma empírica el proceso de formación planetaria y la interacción de un planeta en formación con su entorno natal en un estadio muy temprano”.

HD 100546 es un objeto muy bien estudiado, y ya se ha sugerido que tiene un planeta gigante a una distancia seis veces mayor que la que separa a la Tierra del Sol. El nuevo candidato a planeta se encuentra en las regiones exteriores del sistema, unas diez veces más alejado.

El objeto hallado en torno a HD100546 fue detectado como una débil mancha situada en el disco circumestelar y encontrado gracias a la combinación del instrumento de óptica adaptativa NACO –instalado en el telescopio VLT de ESO– con técnicas pioneras de análisis de datos. Las observaciones se llevaron a cabo utilizando el coronógrafo de NACO, que opera en longitudes de onda del infrarrojo cercano y elimina la brillante luz procedente  de la estrella del lugar en el que se encuentra el candidato a protoplaneta.

Teorías e hipótesis

De acuerdo con las teorías actuales, los planetas gigantes crecen al capturar parte de los restos de gas y el polvo que permanecen tras la formación de una estrella. Los astrónomos han localizado varios fenómenos en la nueva imagen del disco que rodea a HD100546 que apoyan la hipótesis de que se trata de un protoplaneta.

Cerca del protoplaneta detectado, en el disco circumestelar, se encontraron estructuras que podrían haber sido causadas por interacciones entre el planeta y el disco. Además, hay datos que  indican que en sus alrededores del protoplaneta pueden estar siendo calentados por el proceso de formación.

Adam Amara, otro miembro del equipo, destaca que esta investigación exoplanetaria "es una de las más nuevas y emocionantes fronteras de la astronomía, y la imagen directa de planetas es todavía un campo emergente que se va a beneficiar  mucho de los recientes avances en instrumentación y en métodos de análisis de datos".

Pese a que la idea de la presencia de un protoplaneta sea la que más se acerca para explicar estas observaciones, los resultados de este estudio requieren de observaciones de seguimiento para confirmar la existencia del planeta y descartar otros escenarios posibles. Entre otras explicaciones, es posible, aunque difícil, que la señal detectada pueda provenir de una fuente de fondo."En esta investigación hemos usado técnicas de análisis de datos desarrolladas para investigación cosmológica –prosigue–, mostrando que el intercambio de ideas entre diferentes campos puede dar como resultado un extraordinario avance”.

También es posible que el objeto recién detectado no sea un protoplaneta, sino un planeta totalmente formado eyectado de su órbita original hacia una posición más cercana a la estrella. Si se confirma que el nuevo objeto es un planeta en proceso de formación metido en su progenitor disco de gas y polvo, sería un laboratorio único en el que estudiar el proceso de formación de un nuevo sistema planetario.

Técnicas para reparar un corazón tras un infarto

Los progresos de la medicina hacen que muchas personas sobrevivan a un ataque al corazón. Pero deben proseguir su existencia con este órgano vital malogrado.

Por ello se exploran diversas pistas para restablecer las células del corazón. Como una jeringa que permitiría vaporizar en el corazón células sanas. Estas no solo remplazan las células dañadas, sino que también inician una regeneración de las partes deterioradas del corazón.

El Doctor Suwan Jayasinghe, del University College de Londres describe el procedimiento de esta tecnología:

“Colocamos las células en un líquido inofensivo para las mismas. Después sometemos esta solución a una descarga eléctrica por medio de una aguja. Cuando la aguja expulsa esas células las vaporiza en gotitas finas, como cuando uno estornuda o tose, o similar.”

La electricidad a 10.000 voltios pasa por la aguja para crear un campo eléctrico que controla las células. En estas imágenes pordemos observar las células que aumentan de tamaño sobre un soporte que será trasplantado en el corazón.

Vassilis Georgiadis, investigador en Medicina Molecular explica como funciona: 

“Aquí tenemos células cardíacas que hemos hecho crecer, al cabo de varios días podemos ver la actividad fisiológica de las células. En este caso particular, intentamos explotar la actividad eléctrica que pasa por las células del corazón, y así, con nuestros equipos, podemos controlar dicha actividad.”

Con este descubrimiento se podría revolucionar la cirugía cardiaca y evitar intervenciones demasiado arriesgadas para el corazón.