Sobre el teorema de la bola peluda.

Los teoremas suelen tener aplicaciones sorprendentes en la vida cotidiana.
Antes de preguntar: ¿para qué sirve?; hay que pensar que ya se aplicará para algo, es decir, debemos estar preparados para lo que pueda ocurrir.

Así, por ejemplo, les había mostrado el teorema del punto fijo, el cual tiene aplicaciones relacionadas con el cálculo. Además, nos demuestra algo que pocos pueden imaginar.
Si se revuelve una taza de café sin salpicar, luego de dejar reposar el líquido, habrá al menos un punto de su superficie que no se movió o volvió a su posición original (https://paolera.wordpress.com/2020/08/25/conclusiones-asombrosas-del-teorema-del-punto-fijo-y-el-axioma-de-eleccion/).

Ahora es el turno del teorema de la bola peluda.
Primero veamos qué es un vector.
Se trata de un segmento que tiene un tamaño o módulo, una dirección (por ejemplo: horizontal o vertical), un sentido (por ejemplo: derecha, izquierda, arriba o abajo) y un punto de aplicación o lugar donde está siendo aplicado. Así, los vectores sirven para indicar la velocidad de un cuerpo, una fuerza que actúa sobre una masa y otras cantidades llamadas vectoriales.
Un campo vectorial, es una región donde hay un vector aplicado en cada punto de ella. Por ejemplo: los campos eléctricos, magnéticos y los gravitacionales.
Bien, ahí va, el teorema de la bola peluda dice que: todo campo vectorial uniformemente distribuido sobre una esfera y tangente a ella, debe anularse en algún lugar.
Por un campo de ese tipo sobre una esfera, se entiende que todos los vectores tangentes a la esfera tienen sus direcciones y sentidos tales que no se alteran bruscamente, o sea que “están suavemente peinados”.

Veamos sus implicaciones.
Supongamos una esfera en rotación. En cada punto de su superficie hay un vector tangente a ella que indica la velocidad tangencial de esos puntos. Por este teorema, debe haber al menos un punto donde los vectores se anulan, es decir, donde no hay movimiento. En realidad son dos, se trata de los “polos”, o sea, la intersección del eje de rotación con la superficie de la pelota.

Supongamos un coco o una esfera peluda a la que hay que peinar. En este caso, los pelos peinados van como campo vectorial sobre la esfera.

Crédito: olindana/Getty Images

Por este teorema sucederá una (o más) de estas tres cosas:

• En algún lugar habrá una discontinuidad en la dirección de los pelos (se hizo una raya).
• En algún lugar no habrá pelo (remolino alrededor de ese punto)
• En algún lugar los pelos dejarán de ser tangentes (penacho de pelos parados).

Imagen crédito: https://www.pinterest.com.mx/pin/107101297359042782/

El caso de aplicación meteorológica.
La Tierra está rodeada de corrientes de aire o vientos. Todos son vistos como campos de vectores que indican la dirección del movimiento del aire, siempre tangentes a la superficie. Así, y por este teorema, habrá al menos un lugar del Planeta donde no haya viento.

En los generadores de energía por fusión, el plasma utilizado es enfriado por campos magnéticos tangentes a los contenedores del plasma. Por este teorema, esos contenedores no son esféricos, pues donde se anula el campo habría una fuga.

Fuente:
Jack Murtagh; Math’s ‘Hairy Ball Theorem’ Has Surprising Implications; SA 18.aug.2023 | https://www.scientificamerican.com/article/maths-hairy-ball-theorem-has-surprising-implications/

pdp.

La ira y el activismo por el Planeta.

Es innegable el calentamiento global y el cuidado que debemos tener con el medio ambiente.
Hay muchas evidencias al respecto. Algunos piensan que se trata de algo natural, que nuestro Planeta lo compensará como lo habría hecho antes. Otros, por el contrario, piensan que se debe a la acción del Hombre, la que debe ser contenida o regulada para detener el proceso del cambio climático. El problema es que la acción del Hombre se confunde con algunos procesos naturales, lo que dificulta el estudio para establecer responsabilidades.
Como sea, somos conscientes de que debemos cuidar nuestra Casa.
Al respecto, se realizó una encuesta en Noruega de la que se obtuvieron algo más de 2000 repuestas. Si bien esa cantidad de respuestas puede ser estadísticamente poco representativa, es algo mejor que nada y sirve para tener idea de alguna tendencia.
Menos de la mitad de los encuestados se mostró preocupado por el problema climático y ambiental. Ellos, estaban de acuerdo con que se trata de un problema generado por la acción del Hombre. Más; estaban en desacuerdo con la financiación de actividades que no tengan que ver con el cuidado del Planeta. En cuanto a los activistas, se les preguntó qué los motivaba. La minoría expresó la esperanza de un cambio beneficioso para el Planeta y sus habitantes. La mayoría dijo estar motivada por la ira de lo que estaba sucediendo. Los enojados, mostraban correlación con los que se sentían tristes, con los temerosos de las consecuencias por el cambio climático y con los que se sentían culpables.

Ref.:
Bob Yirka; Anger found to be the primary driver of climate activism; Phys.org 25.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-anger-primary-driver-climate.html

Fuente:
Thea Gregersen et al; The strength and content of climate anger, Global Environmental Change Vol. 8 sep.2023 | https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959378023001048

pdp.

Las constantes físicas, la viscosidad del agua y Nosotros.

La vida en la Tierra se dio con cierta facilidad.
No se puede decir lo mismo de la inteligencia, la que lleva más tiempo para desarrollarse, y es posible que no se de en otras partes (https://paolera.wordpress.com/2020/05/20/la-vida-seria-algo-comun-en-el-universo-no-asi-la-inteligencia/).

El principio antrópico (PA), establece que estamos aquí porque en Universo es como es.
Eso no implica que el Universo haya sido hecho para nosotros, para que podamos vivir en Él; esa es una idea muy egoísta. Nosotros y el Universo somo una sola cosa. Si se hubieran dado otras condiciones, tal vez no existiríamos.

El PA se divide en fuerte y débil.

El PA fuerte, establece que ninguna teoría que contradiga nuestra existencia es correcta.
Un caso de este tipo, lo ofrece la expansión acelerada del Universo debida a la energía obscura.
Si esa expansión no existiera, el Universo habría recolapsado y no estaríamos aquí. Si se hubiese dado en mayor medida, no se habrían formado los átomos estables que dieron origen a la materia y tampoco existiríamos. Como dato curioso, la expansión podría haber sido mayor y, si bien habría menos estrellas, la materia se habría dado de todas maneras. En cambio, para valores mucho muy mayores, los átomos no se hubieran formado (https://paolera.wordpress.com/2019/01/30/la-energia-obscura-y-la-vida-en-el-universo/).

El PA débil, establece que las cantidades o constantes físicas, no son igualmente de probables; tienen un valor tal que permitió que existamos.
No es necesario que nos vayamos a fijar en la constante de gravitación, la constante de Planck, la velocidad de la luz en el vacío y otras tantas. Basta con tener en cuenta las masas de la partículas atómicas y el valor de sus cargas eléctricas.
Todo eso influye en la viscosidad de los líquidos, en particular, la del agua.
Somos formas de vida íntimamente relacionadas con el agua, la misma que tomamos en un café o té o utilizamos para higienizarnos. Nuestra evolución nos hizo salir del agua. Entre el 50% y 70% de nuestro cuerpo es agua. Nuestra sangre es un 80% agua. Los procesos vitales que se dan en nuestras células, están relacionados con la viscosidad del agua.
Si las constantes físicas fuesen diferentes, la viscosidad del agua (entre otras cosas) sería mayor o menor. Eso hubiese cambiado la aparición de las primeras formas de vida, y nosotros no existiríamos, o tal vez, seríamos muy diferentes, quizás, no hubiésemos estado en condiciones de desarrollar inteligencia.

Ahora bien, ¿qué hizo que las constantes físicas tengan el valor que tienen?
Eso se dio en el Big-Bang, cuando nacieron las leyes de la Naturaleza. Tal vez, el valor de esas constantes sea el resultado de la capacidad del Universo de crear estructuras físicas sostenibles.

Ref.:
How a cup of water can unlock the secrets of our Universe; Queen Mary, University of London 23.aug.2023 | https://www.qmul.ac.uk/media/news/2023/se/how-a-cup-of-water-can-unlock-the-secrets-of-our-universe.html

Fuente:
Kostya Trachenko; Constraints on fundamental physical constants from bio-friendly viscosity and diffusion; Science Advances 23.aug.2023 | https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9024

pdp.

Sobre las propiedades de LK-99 (punto final para mí).

No soy amigo de dejar temas abiertos, por eso vuelvo sobre el de la superconductividad de LK-99.
Algunas veces, unos temas quedan abiertos hasta que se hagan más investigaciones el respecto. Esa espera por el final puede durar mucho tiempo, pero ante un error humano, la espera suele ser menor.

En relación a la superconductividad del material LK-99, ya les había adelantado algo.
La levitación que presentaba una muestra de ese material, no era total, y parecía ser por un efecto diamagnético en lugar del efecto cuántico esperado para materiales superconductores.
Además, que se trate de un superconductor a alta temperatura, no implica que sea a temperatura ambiente. Un superconductor a alta temperatura, es aquel que se manifiesta como tal a temperaturas mayores a las acostumbradas para estos casos en superconductores ya conocidos. En particular, temperaturas del doble o triple más bajas que las de un freezer hogareño; pero nada que ver con temperaturas ambientales (https://paolera.wordpress.com/2023/08/07/sobre-el-desarrollo-del-superconductor-lk-99/).

Bien, al parecer, las sorprendentes cualidades de LK-99 se debían a impurezas de sulfuro de cobre. Eso hacía que la resistencia eléctrica lineal descienda casi a cero (0,002 Ohm/cm) a 104,8°C. El material puro es aislante, con una resistencia de millones de Ohms.
Los resultados positivos están viciados de errores. Se deberán presentar resultados de nuevas pruebas para confirmar las supuestas virtudes de LK-99, y refutar las contradicciones halladas en la experiencias que intentaron verificar los resultados presentados en primera instancia.

En lo que a mí respecta, el tema está terminado. Pueden seguir el proceso de este tema en:

La Ciencia de la Mula Francis – https://francis.naukas.com/
nextBIGfuture – https://www.nextbigfuture.com/

Refs.:
Brian Wang; Researchers Claim LK99 Is All Wrong in a Nature Article; nextBiGfuture 16.aug.2023 | https://www.nextbigfuture.com/2023/08/researchers-claim-lk99-is-all-wrong-in-a-nature-article.html
Francisco R. Villatoro; La guillotina de Nature ha decapitado la superconductividad de LK-99; LCMF 17.ago.2023 | https://francis.naukas.com/2023/08/17/la-guillotina-de-nature-ha-decapitado-la-superconductividad-de-lk-99/

pdp.

¿A qué se debe la tensión de Hubble o la crisis cósmica?

Es sabido que el Universo está en expansión.
Eso provoca que los objetos se alejen con mayor velocidad a medida que son más lejanos.

Ilustración de la expansión Universal | Ben Gibson/Big Think; adobestock.

Se supuso que había una relación lineal entre la velocidad de alejamiento y la distancia a un objeto; a esa cantidad se la supuso constante y se la llamó constante de Hubble (H0).
Luego, midiendo H0 para objetos cada vez más distantes, se encontró que ese valor aumentaba con la distancia, por lo que se dedujo que el Universo acelera su expansión con la lejanía. Eso es adjudicado a une energía de origen desconocido por lo que se la llama energía obscura.
La sorpresa es que el valor de H0, es diferente según como se la mida. Para eso se mide la velocidad del objeto en estudio y luego su distancia, y allí es donde aparecen las diferencias (https://paolera.wordpress.com/2020/04/10/la-crisis-cosmica-midiendo-distancias/).

Según como se mida la distancia, se obtienen diferentes valores de H0. A eso se lo conoce como la crisis cósmica o tensión de Hubble (https://paolera.wordpress.com/2017/08/24/distancias-cosmicas-propia-y-por-co-movimiento/).

Si medimos las distancias por cómo se observan los objetos, se obtiene un H0 de unos 67 Km/seg/Mpc) donde “Mpc” corresponde a un millón de parsecs, donde 1 parsec (pc) es la distancia para la cual la órbita terrestre se ve bajo un ángulo de 1”, o sea 1 segundo de arco, y equivale a 206265 veces el radio de la órbita Terrestre.
Primero se mide la distancia a objetos relativamente cercanos y se observa en ellos las características que tengan que pueden variar con la distancia. Por ejemplo: su brillo propio o intrínseco. Así podemos pasar al “próximo paso o escalón”. Observando ese tipo de objetos en sistemas o galaxias distantes, podemos deducir su distancia. Por ejemplo: observando el brillo de esos objetos o “candelas”, por comparación con el brillo intrínseco conocido, deducimos la distancia (lo veremos más débil a mayor distancia). Luego podemos pasar al tercer escalón. Observando las características de esas galaxias lejanas, como ser su brillo superficial para un tipo de galaxia, y su relación con la distancia, podemos observar otras más lejanas y deducir lo distantes que están. A este método de candelas, se lo conoce como método de los peldaños o escalera de distancias. Está muy bien calibrado y es muy confiable.

También podemos medir la distancia a estructuras lejanas en base a cómo era el Universo en sus orígenes; en decir: según las reliquias cósmicas o tempranas.
En los primeros cientos de miles de años luego del Big-Bang, el Universo tenía ciertas “imperfecciones”, no era tan uniforme. Hubieron regiones donde la materia tendía a formar grumos y la radiación tendía a dispersarla. Así hubo regiones conocidas como picos acústicos.

Los picos acústicos nos ofrecen una regla para medir la expansión Universal | Zosia Rostomian, LBNL

Se los observa en la radiación de fondo en micro-ondas proveniente del Big-Bang, donde se identifican siete picos. Ese patrón se relaciona con la densidad de galaxias observable; en los cúmulos de galaxias. Hoy en día, donde se observa una galaxia, es muy probable que a unos 500 millones de años luz haya otra. Esa distribución es la evolución de aquellos picos acústicos desde entonces hasta nuestros días. Eso nos da una idea de la expansión del Universo. Ahora tenemos una “regla” donde antes teníamos candelas. Según esto, H0 es 73 a 74 Km/seg/Mpc.Este método también es muy confiable.

Ahora bien.

El valor de H0 dado por cada método tiene una confiabilidad del 1%, luego, un valor no puede compararse con el otro, ninguno cae dentro del error del otro.
Ambos métodos son robustos en sí mismos y válidos, luego: ¿por qué esa diferencia en el valor de H0?
Todo puede deberse a interacciones entre la materia y la energía que no conocemos aún; la curvatura del Universo, el cual para algunos es plano y no las tiene; quizás las candelas en el Universo temprano (y ubicadas en objetos lejanos) eran de diferentes brillo intrínseco a las actuales.
O tal vez, haga falta una física exótica aún no desarrollada.
El tema sigue abierto.

La Naturaleza no es complicada, es sutil (Dr. Otaz).

Ref.:
Ethan Siegel; If the Hubble tension is real, what’s the solution?; Big Think 17.aug.2023 | https://bigthink.com/starts-with-a-bang/hubble-tension-real-solution/

pdp.

Hay asteroides que viven en el fondo marino.

A la hora de clasificar, suele darse situaciones cuiriosas.
Veamos un caso:
En el espacio hay cuerpos menores orbitando el Sol, todos de formas irregulares. La mayoría, se mantiene entre Marte y Júpiter, y se trata de escombros que cuando miden miden más de 50 mts., reciben el nombre de asteroides (https://paolera.wordpress.com/2013/07/03/planetas-enanos-y-menores/).

Primer plano del asteroide Ida tomado por la nave espacial Galileo de la NASA. Fuente: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

En el fondo del mar, hay formas de vida familiarmente llamadas estrellas de mar.
Se trata de criaturas de forma pentarradiales, es decir que muestran 5 prolongaciones que parten de un mismo origen. Muestran simetrías y bilateralidad (https://paolera.wordpress.com/2012/01/18/la-simetra-oculta-de-la-estrella-de-mar/).

Poraniomorpha tartarus, una estrella de mar descubierta en aguas profundas frente a la costa de Gippsland. Crédito: Museos Victoria.

Por tener un particular esqueleto interno, pertenecen a la familia de los equinodermos. Dentro de esa familia, las estrellas de mar pertenecen a la clase asteroidea (https://es.wikipedia.org/wiki/Asteroidea).

Luego, son: asteroideos; astéridos, o también… asteroides 🤓.

Ref.:
Ellen Phiddian; “Living asteroid” new, super-deep sea star; Cosmos 16.aug.2023 | https://cosmosmagazine.com/nature/marine-life/living-asteroid-sea-star/

pdp.

Un superjoviano irradiado más caliente que el Sol.

En el Universo hay estrellas fallidas y planetas vagabundos.
Las primeras son objetos gaseosos de mayor masa que un planeta, pero no tanta como para detonar procesos nucleares y brillar. Conocidas como enanas marrones por su color ocre, algunas veces suelen clasificarse como planetas errantes cuando tienen poca masa.
Según como se presentan, principalmente por su masa, cuando están en torno a una estrella pueden clasificarse como planetas gaseosos gigantes o superjovianos . Un ejemplo de esto se está dando a unos 1400 años luz de casa.

En torno a una estrella enana blanca (resto evolutivo de una estrella de tipo Solar), hay un objeto gaseoso del tipo enana marrón o superjoviano. Tiene la masa de 80 planetas como Júpiter en el tamaño Joviano, lo que lo hace extremadamente denso.
Está orbitando muy cerca de la estrella principal, lo que provoca que esté gravitacionalmente bloqueado o bloqueado por mareas. Esto es que: su rotación y translación coinciden, de tal manera que siempre le ofrece la misma cara a su estrella hospedante; como lo hace la Luna con la Tierra y Mercurio con el Sol. Esto produce un recalentamiento de la cara diurna.
En ella, la temperatura es de unos 7000°C a 9500°C. A manera de comparación, recordemos que la temperatura superficial del Sol es de poco menos de 6000°C; así, ese objeto tiene la temperatura de una estrella de tipo espectral A, que son unas de las más calientes y brillantes.

De esta manera, este objeto, si es visto como un exoplaneta superjoviano, es el más caliente en su tipo al día de hoy (agosto del 2023). Debido a su masa y tamaño, es lo suficientemente compacto para no desgarrarse por la gravedad de la estrella dominante tan cercana.

Ref.:
Weizmann Institute of Science; A ‘Jupiter’ hotter than the sun; Phys.org 14.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-jupiter-hotter-sun.html

Fuente:
Na’ama Hallakoun et al.; An irradiated-Jupiter analogue hotter than the Sun; Nature Astronomy 1.aug.2023. | https://www.nature.com/articles/s41550-023-02048-z

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La estructura Deniliquin puede ser el mayor cráter de impacto registrado (a agosto del 2023).

La Tierra ha sufrido impactos meteóricos a lo largo de su historia.
Los ha sufrido desde su juventud; uno de los cuales dio origen a la Luna. Pasó por la época conocida como bombardeo pesado, el que terminó hace unos 3000 millones de años de los 4500 millones de años que tiene de edad. Luego de esa época, la frecuencia de impactos disminuyó, se volvió algo ocasional, el Sistema Solar llegó a una etapa relajada donde las colisiones dejaron de ser abundantes; y hoy, sólo nos llegan algunos objetos menores.
Hubieron eventos de impactos muy importantes, los cuales están relacionados con extinciones de especies respetando la hipótesis de Alvarez (https://es.wikipedia.org/wiki/Extinción_masiva_del_Cretácico-Paleógeno#Hipótesis_de_Álvarez_y_colaboradores).

Cuando se produce un impacto, la cuenca del cráter suele mostrar ondulaciones o anillos concéntricos producto por la propagación del golpe. También aparece un pico o domo central, el cual nace de la reacción elástica del suelo al impacto.
Con el tiempo, los bordes de los cráteres y sus domos centrales se van erosionando. También, los cráteres pueden irse llenando de sedimentos mostrando solamente la parte superior del domo, el cual, además, puede quedar sepultado haciendo que quede enterrada toda la estructura.
Como pasatiempo, los podemos recrear en casa (https://paolera.wordpress.com/2019/01/07/recreando-crateres-de-impacto/), o si se prefiere, buscarlos con Google Earth (nombro este producto como referencia a una herramienta, no se trata de publicidad), como por ejemplo: el cráter Kamil en Egipto (https://paolera.wordpress.com/2010/07/23/el-crater-kamil-en-egipto/).

Tenemos evidencias del cráter Chicxulub en México, con un diámetro de 170 Kms. (el impacto produjo la muerte de la mayor parte de los dinos no aviares), del cráter Vredefort de 300 Kms. en Sudáfrica (hasta ahora el mayor documentado) y de la estructura Sudbury en Canadá.

Al sureste de Australia, en Nueva Gales del Sur, hay una estructura circular enterrada de unos 520 Kms. de diámetro, con un domo central, cuya parte superior está 10 Kms. menos profunda que la parte superior del manto (capa debajo de la corteza Terrestre). También, muestra fallas radiales y anillos concéntricos. Conocida como estructura Deniliquin, es probable que sea un cráter de impacto.
De confirmarse, sería el mayor cráter documentado de la historia. Se habría producido al Este del antiguo continente de Gondwana, antes de su fragmentación, de la que nació Australia entre otros continentes (https://es.wikipedia.org/wiki/Gondwana).

El círculo señala la región de Gondwana donde se habría dado el impacto progenitor de la estructura Deniliquin en el Ordovícico tardío. | Zhen Qiu y otros, 2022, CC

En tal caso, el impacto progenitor podría estar relacionado con la extinción del Ordovícico – Silúrico, donde murió alrededor del 85% de las especies; eso es más del doble de la escala del impacto que extinguió a los dinos hace 66 millones de años. Esta idea rivaliza con la que establece que una supernova cercana fue la responsable de la extinción. El impacto meteórico habría provocado la glaciación involucrada en aquella muerte masiva de especies (glaciación de Hirnantian o Hirnantiense – https://es.wikipedia.org/wiki/Hirnantiense).

Ref.:
Jo Adetunji; New evidence suggests the world’s largest known asteroid impact structure is buried deep in southeast Australia; The Conversation 10.aug.2023 | https://theconversation.com/new-evidence-suggests-the-worlds-largest-known-asteroid-impact-structure-is-buried-deep-in-southeast-australia-209593

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Estrellas de ritmo cardíaco extremas: el caso de MACHO 80.7443.1718.

Hay un tipo interesante de estrellas variables, se trata de las estrellas de ritmo cardíaco.
Son estrellas binarias, dos estrellas que se orbitan en torno a un centro de masas. Estas binarias, tienen órbitas muy estiradas, lo que hace que en su periastro (punto más cercano entre ellas) se atraigan mucho, al punto de generarse mareas gravitatorias.
Reciben el nombre de variables de ritmo cardíaco porque la gráfica de su brillo es muy semejante a un electrocardiograma. Un ejemplo de este tipo de binarias es la catalogada como iota Orionis (https://paolera.wordpress.com/2017/03/09/iota-orionis-una-estrella-de-ritmo-cardiaco/).

La cara abultada por la marea gravitatoria, es menos brillante que la opuesta.
La luz de esa cara debe recorrer más camino dentro de la estrella para salir de ella. En ese recorrido, los fotones entran y salen de los átomos que van encontrando en su camino. De esta manera, realizan caminos al azar dentro de la estrella hasta que logran salir, quedando otros fotones aún atrapados dentro de ella. En el otro lado, sucede lo contrario por tener menos materia en su camino. Así, cuando nos ofrecen el lado abultado por la marea gravitatoria, las vemos menos brillantes que cuando nos ofrecen el otro.

El sistema catalogado como MACHO 80.7443.1718, es una binaria de ritmo cardíaco formada por una estrella de 35 veces la masa del Sol y otra más pequeña. Mientras que en general, estas estrellas varían su brillo en un 0,1%, ésta, lo hace en un 20%. Sucede que en ella se está dando algo más que colabora con la variación de brillo de tipo electrocardiograma.
En el periastro, la menor de ellas genera el sabido abultamiento por marea gravitatoria sobre la mayor. Pero ese abultamiento, siente la rotación de la estrella, lo que provoca que vuelque sobre ella como lo hacen las olas del mar.

Ilustración crédito: Melissa Weiss, CfA.

Como esa ola es de unos 3 soles de alto (poco más de 4 millones de kms.), al romper sobre la superficie estelar entrega muchísima energía que se manifiesta en el colosal brillo observado. Estas olas son las responsables de que estas estrellas, de variaciones de brillo extremas, sean 200 veces más grandes que las típicas de su tipo.

Ref.:
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Stellar surf’s up: Monster waves as tall as three suns are crashing upon a colossal star; Phys.org 10.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-stellar-surf-monster-tall-suns.html

Fuente:
M. MacLeod & A. Loeb; Breaking waves on the surface of the heartbeat star MACHO 80.7443.1718; NA 10.aug.2023 | abstract: https://www.nature.com/articles/s41550-023-02036-3

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Tunelando el sonido en el vacío.

Título del artículo corregido el 10.ago.2023 a las 13:28 HOA (GMT -3).

El sonido es una onda de compresión/descompresión que se propaga en un medio.
Por su naturaleza, no se propaga en el vacío, pues en él, ni hay materia que responda comprimiéndose y descomprimiéndose.
Pero utilizando materiales piezoeléctricos, se ha podido hacer un túnel y llevar sonido a través del vacío.
Estos materiales tienen una estructura cristalina. Cuando son deformados o sufren tensiones, se polarizan, esto es que: sus cargas eléctricas se separan ordenadamente en positivas y negativas. Análogamente, cuando se los polariza, muestran tensiones en su estructura. Bien; si esto se hace con cierto ritmo, pues se polarizan o aparecen tensiones con ese ritmo.

Veamos:

Créditos de la ilustración: ver fuente al pie de este artículo.

Sean dos piezoeléctricos a los que llamaremos A y B (Solid 1 y Solid 2 de la ilustración) separados por un espacio vacío.
Cuando por A se propaga un sonido de cierta frecuencia, las compresiones y descompresiones generan polarizaciones con ese ritmo. Así, las cargas que aparecen en una cara de A, atraen o inducen cargas opuestas en la cara de B. Estas cargas inducidas provocan tensiones con el mismo ritmo con que se producen las polarizaciones e inducciones. Esto resulta en una onda de compresión y descompresión en B; es decir, una sonda de sonido con igual frecuencia que la de A.

Esto mismo puede verse por el lado de las energías.
El sonido en A transporta energía (como toda onda). Las cargas eléctricas que aparecen generan un campo eléctrico, el que, como todo campo, almacena energía (la que proviene de la onda en A). Esa energía se traduce en trabajo para producir las compresiones y descompresiones en B; todo con la frecuencia impartida por la onda en A.

Pero (siempre hay un pero) para que esto funcione debe darse algo fundamental.
Los piezoeléctricos deben estar lo suficientemente cerca para que las cargas de uno puedan atraer e inducir cargas en el otro. En particular, la separación debe ser menor que la longitud de onda del sonido a transmitir. No olvidemos que la atracción entre cargas de diferentes signos disminuye con el cuadrado de la distancia entre ellas; luego, los piezoeléctricos no pueden estar muy lejos uno de otro.

Con este proceso de tunelado se pudo transmitir sonidos de frecuencias audibles y mayores también.

Ref.:
University of Jyväskylä; Physicists demonstrate how sound can be transmitted through vacuum; Phys.org 9.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-physicists-transmitted-vacuum.html

Fuente:
Zhuoran Geng et al, Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals, Communications Physics 6, 178 14.jul.2023 | https://www.nature.com/articles/s42005-023-01293-y

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