Química medioambiental - Nanopartículas para eliminar gases nocivos en espacios cerrados

Nanopartículas de óxido de titanio. (Foto: Universidades de Cádiz, Aveiro y Bratislava / Fundación Descubre)

Unos científicos han desarrollado nanopartículas que absorben gases contaminantes en espacios cerrados. Al recibir luz, las nanopartículas degradan gases nocivos para la salud que hayan podido entrar del exterior, como por ejemplo los derivados de la combustión en vehículos. Los resultados de los experimentos muestran que estas nanopartículas limpian eficientemente el aire y se podrían emplear, por ejemplo, en la pintura que cubre las paredes dentro de edificios. De este modo, tales espacios cerrados tenderían a disponer de un aire más limpio.

Este avance tecnológico es obra de un equipo de investigación internacional de las Universidades de Cádiz (España), Aveiro (Portugal) y Bratislava (Eslovaquia).

La labor de los científicos del grupo Estructuras y Química de Nanomateriales de la Universidad de Cádiz se centró en establecer la estructura de las nanopartículas y estudiar su capacidad para reducir los efectos adversos para la salud de tres gases nocivos: el benceno, el isopropanol y los óxidos de nitrógeno. “El material resultante tiene forma de polvo y funciona mediante un proceso similar a la fotosíntesis. De igual forma que una planta atrapa el CO2 para generar nutrientes, las nanopartículas se activan con la luz, absorben los gases nocivos y los transforman en inofensivos”, explica a la Fundación Descubre Luc Lajaunie, investigador de la Universidad de Cádiz.

El equipo expone los detalles de su avance técnico en la revista académica Chemical Engineering Journal, bajo el título “Graphene-TiO2 hybrids for photocatalytic aided removal of VOCs and nitrogen oxides from outdoor environment”.

Los investigadores estudiaron las nanopartículas para comprender mejor sus cualidades químicas a través de un microscopio único en España, que puede realizar varios tipos de análisis al mismo tiempo. Con él, además de tomar imágenes muy detalladas de las partículas, los expertos comprobaron cómo estas reaccionaban físicamente con la interacción de la luz y los gases nocivos, o cuánto tiempo tardaban en reducir sus efectos, entre otras cuestiones.

Estas partículas están compuestas por láminas de grafeno y esferas de óxido de titanio, tan diminutas que presentan el mismo aspecto que el polvo. El primero es una lámina de carbono muy fina caracterizada por su ligereza y resistencia y que se emplea actualmente para desarrollar componentes como cables o pantallas en la industria tecnológica. Por otro lado, el óxido de titanio es un compuesto químico presente en los cosméticos, esmaltes, pinturas o plásticos, entre otros materiales de uso diario. Además, posee una cualidad que ‘filtra’ elementos nocivos en el agua y el aire. “Al estudiar las cualidades químicas de cada material, comprobamos que el grafeno potencia las propiedades ‘limpiadoras’ del óxido de titanio”, comenta Luc Lajaunie.


Para elaborar las nanopartículas, los expertos emplearon concentraciones de grafeno de 5 nanómetros, el mismo tamaño de la punta de un cabello, y 20 nanómetros de óxido de titanio, equivalente a lo que mide una mota de polvo.

Así, los expertos probaron la acción de las nanopartículas en un entorno simulado. Primero las colocaron en un reactor, una máquina cilíndrica de acero inoxidable con una ventana de cristal sellado cuya función era permitir la entrada de una luz artificial, que reproducía la solar. Además, los científicos colocaron luces LED en el interior para que el ambiente fuera parecido al de una habitación interior. Luego, liberaron los gases nocivos que desprende la combustión de vehículos: óxidos de nitrógeno, isopropanol y benceno. De este modo, los expertos analizaron y comprobaron cuánto tiempo tardaban estos en reducirse y con qué concentración de nanopartículas se daba el mejor rendimiento de degradación.

Actualmente, este equipo de investigación internacional centra su labor en dos cuestiones. Por un lado, la combinación de estas nanopartículas de grafeno y óxido de titanio con otros materiales para que su aplicación sea más sencilla. Por otro lado, los científicos analizan cómo emplear la luz solar para generar energías limpias y materiales alternativos para producir hidrógeno verde, es decir, un hidrógeno que se produce a partir de energías renovables y que al quemarse sólo produce vapor de agua en vez de los habituales gases efecto invernadero. 

Fuente: Fundación Descubre

El lado oculto de la Tabla Periódica de los Elementos

Además de cumplir su objetivo científico, esta herramienta guarda episodios de injusticias, obsesiones y muchas equivocaciones

Apenas el químico ruso Mendeleyev dio a conocer su catálogo incompleto de elementos en 1869 se aceleró una carrera, una búsqueda mundial movida tanto por la curiosidad como por el ego y la persecución de fama

A unos metros del Instituto Tecnológico de San Petersburgo, Rusia, hay un pequeño jardín. Está escondido y muchas personas pasan cerca sin prestarle atención al gigante que descansa en él. Se trata del monumento de uno de los científicos más importantes de la historia: Dmitri Mendeléyev. El gran químico e inventor se encuentra sentado en un sillón, relajado con un libro en su regazo y un cigarrillo en una mano. Y a su izquierda, en una gran pared, reluce su gran contribución: su Tabla Periódica de Elementos Químicos.

No fue el primer intento de ordenar y clasificar los elementos que componen a la naturaleza. Otras seis personas habían desarrollado las suyas de forma independiente. El francés Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois propuso en 1862 un gráfico en forma de hélice para visualizar y clasificar los elementos. En Inglaterra, un químico llamado John Newlands presentó en 1865 su tabla provisional inspirada en la escala musical. Pero fue ridiculizado por la Sociedad de Química de Londres.

La de Mendeléyev, sin embargo, fue la más elegante: en febrero de 1869, este profesor de química general en la Universidad de San Petersburgo, capital del Imperio ruso, publicó su propia clasificación que incluía todos los elementos conocidos ordenados por peso y divididos en grupos con cualidades similares. Y, en especial, dejó espacios en los que no encajaba ningún elemento conocido, prediciendo que se descubrirían nuevos.

“En su conjunto, el trabajo de Mendeléyev puede compararse al de Darwin sobre la evolución o el de Einstein sobre la relatividad -dice el escritor y periodista Sam Kean-. Ninguno de estos hombres hizo todo el trabajo, pero sí la mayor parte, y lo hicieron más elegantemente que otros. Entendieron la magnitud de sus consecuencias, y respaldaron sus hallazgos con gran abundancia de datos e indicios.”

Las historias ocultas
Además de ser un catálogo de los ladrillos que forman nuestro universo, la Tabla Periódica es una colección de historias, de obsesiones, aventuras y equivocaciones. Ocurre que apenas Mendeléyev dio a conocer su catálogo incompleto se aceleró una carrera, una búsqueda mundial movida tanto por la curiosidad como por el ego y la persecución de fama. Año tras año se anunciaban nuevos hallazgos, nuevos elementos candidatos a ingresar en sus filas y columnas.

La primera tabla tenía solo 63 elementos. Hoy se conocen 118, ya sea descubiertos o sintetizados en laboratorios. El camino para llegar al oganesson —el elemento más pesado de la tabla periódico—fue largo y tortuoso: se han reportado más de 400 elementos espurios e inexistentes, surgidos de la credulidad, el exceso de optimismo o la pura ilusión de sus descubridores. Por ejemplo, entre 1869 y 1914 se anunciaron 23 elementos genuinos, así como 140 falsos.

En los últimos 150 años, se han reportado más de 400 elementos espurios e inexistentes, surgidos de la credulidad, el exceso de optimismo o la pura ilusión de sus descubridores: entre ellos, elementos de curiosos nombres como demonium, etherium, cosmium, hawkingium y occultum, este último propuesto en 1909 por una autodenominada psíquica, Annie Besant, en su libro Química Oculta: investigaciones por Ampliación clarividente sobre la Estructura de los átomos de la Tabla Periódica.

El propio gigante ruso cayó en la tentación. Mendeléyev realizó muchas predicciones erróneas. Por ejemplo, juraba que el halo del sol contenía un elemento único llamado coronio, a partir de observaciones del espectro de luz de la corona solar llevadas a cabo durante el eclipse de sol del 7 de agosto de 1869.

Por su parte, el padre de la teoría de la deriva continental, Alfred Wegener, sostuvo que en la alta atmósfera terrestre podría existir un análogo del coronio, al que se llamó geocoronio. Recién en la década de 1930, la hipótesis del coronio (también llamado "newtonio") fue sepultada por los astrónomos Walter Grotrian y Bengt Edlén.

Nebulio: el elemento nebular
En 1961, el científico inglés Denis Duveen afirmó que no podemos entender adecuadamente la química sin conocer su historia. La Tabla Periódica de Elementos es un compendio que contiene muchos de estos relatos.

Ciertos elementos-candidatos fueron errores de buena fe. Otros, en cambio, propuestas más de la imaginación que resultado de los datos. En ambos casos, exhiben el verdadero rostro de la ciencia: no un proceso de acumulación que avanza a partir de grandes saltos (hallazgos de nuevos planetas, nuevas curas, nuevos dinosaurios) sino una historia de permanentes fracasos, extenuantes callejones sin salida y batallas personales y políticas.

"Hacer descubrimientos es parte integral de la carrera de un científico —indica el químico e historiador Marco Fontani, autor de The Lost Elements: The Periodic Table's Shadow Side—. Algunos de estos descubrimientos demostrarán ser incorrectos, otros flagrantemente falsos. Este es el destino común de la vida científica: avanza por ensayo y error hasta llegar a la verdad. Y es natural que los investigadores jóvenes y entusiastas cometan más errores que sus colegas precavidos".

A partir de las observaciones del espectro luminoso de la Nebulosa Ojo de Gato (NGC 6543), el astrónomo inglés William Huggins propuso en 1864 la existencia de un elemento novedoso al que se llamó nebulio (Nebulium). Este gas de naturaleza desconocida e inexistente en la Tierra, creía el investigador, se manifestaba en la forma de líneas verdes y se decía que era el responsable de formar nebulosas gigantes. Constituía todo un enigma: no encajaba en ningún hueco de la tabla periódica.

Pero, para su desgracia, el elemento "vivió" apenas 63 años: en 1927 el astrónomo estadounidense Ira Sprague Bowen demostró que las emisiones verdes detectadas en las nebulosas eran emitidas por oxígeno doblemente ionizado. No era el primer elemento que se creyó divisar en el espacio: en 1858 el respetado astrónomo John Herschel anunció el "junonium", un elemento metálico —e inexistente— que creyó detectar en el asteroide Juno.

Ticket a la inmortalidad científica
Esta búsqueda frenética de nuevos elementos para llenar los espacios vacíos de la Tabla Periódica dio lugar a una cosecha imparable de anuncios. Entre 1877 y 1879, los boletines de la Academia de Ciencias de París informaron el hallazgo de elementos como el neptunium, lavœsium, mosandrium, davyum, ytterbium, scandium, ouralium, samarium, terbium, holmium, thulium, philippium, decipium, el "elemento X", barcenium, columbium, rogerium, vesbium y norwegium. De todos estos descubrimientos, 14 eran falsos.

Se trataba de una verdadera fiebre química. Donde se mirase, se creía ver nuevos elementos aún no clasificados y que constituían para sus descubridores un ticket directo a la inmortalidad científica.

Esta tendencia se dio en todo el mundo. Desde principios del siglo XX hasta después de la Segunda Guerra Mundial, se anunciaron en Estados Unidos los descubrimientos del carolinium (1901), illinium (1926), virginium (1930), alabamine (1931) y californium (1950), cada uno en honor a un estado norteamericano. Solo último fue el único que resultó ser correcto.

En 1898, el químico inglés William Crookes reportó en su discurso inaugural de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia el hallazgo de una nueva sustancia. Primero lo bautizó monium. Un año después lo llamó "victorium" en honor al reciente jubileo de diamantes de la reina Victoria. La alegría duró hasta 1905 cuando el químico francés Georges Urbain demostró que en verdad era una impureza de un elemento ya conocido.

Los elementos ocultos
Fue una cacería mundial de elementos novedosos, es decir, cuyo comportamiento químico o propiedades físicas no podían atribuirse a elementos conocidos, como emisiones radiactivas inexplicables o líneas espectroscópicas. En 1908, el químico japonés Masataka Ogawa, por ejemplo, dio a conocer un mineral supuestamente nuevo: el nipponium, en honor de su país natal donde fue tratado como un héroe. Aunque con los años nadie pudo reproducir sus investigaciones. Y nadie volvió hablar de él.

Del elemento que sí hablaron y escribieron muchos fue del occultum. En 1909, una clarividente llamada Annie Besant acaparó la atención mediática: afirmaba poder desacelerar el movimiento del universo atómico con sus "dones" paranormales y así examinar moléculas al detalle. Junto con su colega y también autodenominado psíquico Charles Webster Leadbeater, hicieron dibujos de estructuras de los elementos y sus compuestos. Y un día anunciaron haber hallado un nuevo elemento. Lo llamaron occultum. No fue el único. Más tarde dijeron haber descubierto el adyarium, como lo describieron en Química Oculta: investigaciones por Ampliación clarividente sobre la Estructura de los átomos de la Tabla Periódica, un libro que tuvo tres ediciones (1909, 1918 y 1951).

Injusticias y calamidades
Pero así como la tabla de elementos está colmada de historias de elementos imaginarios también esconde muchas injusticias. La física austríaca Lise Meitner y el alemán Otto Hahn descubrieron en 1917 el elemento número 91, el metálico protactinio. Entre los nombres que se barajaron estaban "lisonium" y "lisottonium", para inmortalizar sus nombres, pero fueron rápidamente descartados. Esta científica fue perseguida por los nazis y arrebatada de los honores correspondientes por el descubrimiento de la fisión nuclear (y del Premio Nobel). En 1997, laUnión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) bautizó al elemento 109 "meitnerium" en su honor.

La alemana Ida Noddack descubrió en 1925 un metal llamado renio, junto a su marido. Fue nominada tres veces para el Premio Nobel de Química pero nunca lo recibió. Los Noddacks también afirmaron haber encontrado el elemento 43, al que llamaron “masurium” en honor a la región de Masuria, ahora en Polonia. Pero nunca lograron aislar el material.

Otra luminaria de la Tabla Periódica, además de la más conocida Marie Curie —descubridora del polonio y el radio, con su marido, Pierre—, fue la francesa Marguerite Perey quien en 1939 descubrió el elemento 87, el francio. "Tengo la gran esperanza de que el francio sea útil para el establecimiento de un diagnóstico temprano de cáncer", escribió. Lo que no sabía era que su hallazgo la llevaría a la muerte: para cuando Perey hizo su descubrimiento, ya estaba muy contaminada por la radiación a la que había sido expuesta en el Instituto Radium en París. Pasó los últimos 15 años de su vida en el tratamiento de un espantoso cáncer de huesos que se extendió por todo su cuerpo.

La Guerra Fría de la química
La política siempre atravesó la investigación científica. Y la Tabla Periódica de Elementos no fue la excepción. En los primeros años de su carrera, el físico italiano Enrico Fermi intentó producir nuevos elementos bombardeando núcleos de uranio con neutrones. En un momento, este hombre que luego sería conocido como el "papa de la física" pensó que había creado los elementos 93 y 94. El gobierno fascista deseaba que se llamaran mussolinium y littorium, pero el jefe del laboratorio sugirió que no era buena idea asociar el régimen del dictador italiano con estos nuevos elementos pues eran efímeros, de vida media tan corta. Y los terminaron llamando ausonium y hesperium, en honor a Italia. Finalmente, en 1940 se descubrió que habían sido meros errores experimentales.

No es muy conocido fuera de la comunidad científica pero entre 1960 y 1990 investigadores estadounidenses, soviéticos y alemanes disputaron las llamadas Transfermium Wars (“Guerras Transférmicas”): es decir se enfrascaron en una disputa por nombrar los elementos más allá del número 100 (el fermio), muchos de ellos descubiertos por estos grupos rivales de forma independiente. Por ejemplo, los rusos llamaron al elemento 104 kurchatovium como homenaje a Igor Kurchatov, el padre de la bomba atómica soviética. Los científicos de Berkeley, en cambio, le dieron el nombre rutherfordium para honrar a Ernest Rutherford, padre de la ciencia nuclear.

La IUPAC tuvo que intervenir para que estos roces no escalasen a mayores: los elementos 104 y 106 fueron para los estadounidenses; los elementos 105 y 107, a los rusos; y los elementos 108 y 109, finalmente, fueron a los alemanes.

Actualmente, la búsqueda del elemento 119 está en marcha en laboratorios como el RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science en Saitama, Japón. Su director, Hideto En'yo, predijo en 2017 que los elementos 119 y 120 se encontrarían dentro de cinco años. Aún estamos esperando.

Fuentes: Tangible

Nueva tabla periódica: cuatro elementos «superpesados» amplían la química

Kosuke Morita, durante la rueda de prensa de presentación de uno de los nuevos elementos, el 113 - EFE

Desde enero, completan la séptima fila de la tabla, pero aún carecen de nombre definitivo
Permitirán comprender mejor la naturaleza de los átomos e investigar nuevas tecnologías

Un mes antes de morir, Oliver Sacks confesaba en «My periodic table», un artículo publicado en «The New York Times» en julio de 2015, que desde pequeño se sentía fascinado por la física, una rama de la ciencia en la que «no hay vida, pero tampoco muerte». Cuando su tiempo estaba a punto de consumirse, el famoso neurólogo y escritor decía sentir alivio en el misterioso orden de los elementos químicos, a los que definía como «pequeños emblemas de eternidad». No es solo que los componentes de una estrella pueden acabar siendo parte del cuerpo de una persona, sino que allá donde estén estos elementos químicos siempre conservan un orden, y tienen unas propiedades químicas concretas.

La comunidad científica amplió recientemente lo que se sabe acerca de este orden. El 30 de diciembre la Unión Internacional de Química Aplicada y Pura (IUPAC), un organismo formado por representantes de las sociedades nacionales de química de todo el mundo, anunció el descubrimiento de cuatro elementos químicos que completan la séptima fila de la tabla periódica.

«Como organización global encargada de aportar pericia científica y objetividad, así como de desarrollar las herramientas básicas para aplicar y comunicar el conocimiento químico en beneficio de la humanidad, la IUPAC se enorgullee de hacer este anuncio en relación con los elementos 113, 115, 117 y 118, y la terminación de la séptima fila de la tabla periódica de los elementos», dijo con solemnidad el presidente de la organización, Mark C. Cesa.


Después de años de trabajo en laboratorios de la más alta tecnología, en los que incluso se recurrió a aceleradores de partículas, la organización reconocía así el duro esfuerzo de varios equipos de investigadores de Japón, Alemania y Estados Unidos. Toda esta dedicación dio su fruto en forma de cuatro elementos que aún no tienen nombre y a los que se conoce como elementos 113, 115, 117 y 118, (en función de su número atómico, una magnitud que indica la cantidad de protones que hay en su núcleo).

Mientras los descubridores deciden qué nombre ponerle y tratan de estudiar sus propiedades, estas investigaciones podrían permitir entender un poco mejor cómo funciona el interior de los átomos, y esto podría tener una infinidad de aplicaciones. Además, facilitarán que más adelante se produzcan nuevos elementos más pesados, con un mayor número de protones en los núcleos, como el 119 o el 120.

Kosuke Morita, durante la rueda de prensa de presentación de uno de los nuevos elementos, el 113

Un Sol en la Tierra

«Es una investigación básica que prueba que es posible obtener núcleos de elementos superpesados haciendo colisiones entre núcleos de átomos menos pesados», explica Bernardo Herradón, investigador científico del CSIC y miembro de la Real Sociedad Española de Química. «Por otro lado, tener elementos químicos superpesados es importante para conocer el balance de fuerzas (interacciones) que actúan en el núcleo de los átomos», añade.

Por eso, es posible que los nuevos hallazgos permitan producir nuevos elementos con propiedades inimaginables hoy en día: «Estamos hablando de investigación en la frontera de la química, la física de partículas y la física de altas energías, etc; todos estos campos tienen aplicaciones en nuestras vidas cotidianas», explica Herradón.

Además, gracias a este tipo de experimentos se aprenden detalles que podrían ayudar a poner a punto la fusión nuclear, un posible modo de emular el funcionamiento del Sol en la Tierra y de obtener energía barata, limpia y casi ilimitada.

Sin embargo, tal como explica Paul J. Karol, un miembro de la IUPAC que ha participado en la aprobación de estos nuevos elementos, el proceso no es sencillo. Requiere hacer colisionar núcleos de elementos pesados con otros más ligeros a una gran velocidad, lo que gasta mucha energía, y como resultado solo se obtiene un número escaso de átomos radiactivos que en seguida se desintegran. Lejos de obtenerse muestras de polvo de un nuevo elemento, los científicos deben conformarse con analizar la energía liberada en estos choques entre partículas para saber si están ante algo nuevo o no.

Límite de estabilidad

La cuestión ahora, aparte de tratar de estudiar las propiedades de estos elementos y de nombrarlos, es seguir produciendo átomos superpesados: «La tecnología actual tiene problemas para producir cantidades visibles de nuevos elementos, pero esto podría cambiar», aventura el miembro de la IUPAC. Explica que quizás incluso podría llegarse a la «isla de estabilidad», un límite situado en el elemento 120 y a partir del cual los átomos serían estables y podrían tener aplicaciones ffmuy interesantes.

Sea como sea, aún en la era de los átomos superpesados la tabla periódica ideada por el químico ruso Dimitri Mendeleiev en 1869 sigue en vigor. El gran logro de este esquema es que entendió el orden de los átomos: no solo permite clasificar los elementos en función de sus propiedades químicas, sino también predecir cómo serán los que siguen. Cuando este científico publicó su tabla se conocían 63 elementos químicos. Hoy en día ya son 118. Si se logra descifrar el orden de los núcleos atómicos, ¿qué se logrará en el futuro?

Fuentes: ABC

Uno de cada cinco ‘soles’ tiene una ‘Tierra’ en la zona habitable

¿Son frecuentes los planetas habitables en el universo? Parece que más de lo que pensaban los científicos, según las observaciones del satélite Kepler de la NASA. La nave ya no está operativa, pero los datos que recogió durante sus cuatro años de misión han permitido deducir que una de cada cinco estrellas similares al Sol tiene un planeta con tamaño similar al de la Tierra y está en la zona habitable. Esto podría conducir a la presencia de vida en la superficie de estos exoplanetas.

Astrofísicos de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Hawái en Manoa –ambas en EE UU–, han llegado a esta conclusión tras efectuar un análisis estadístico de todas las observaciones de Kepler. Así han estimado cuantos de los 100 mil millones de estrellas en nuestra galaxia tienen planetas potencialmente habitables.

UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA EN BERKELEY

"Lo que esto significa es que, cuando se mira hacia los miles de estrellas en el cielo nocturno, la más cercana estrella similar al Sol con un planeta de tamaño a la Tierra sitado en la zona habitable está probablemente a tan sólo 12 años luz de distancia y se puede ver a simple vista; por lo que es increíble", destaca el estudiante de Berkeley Erik Petigura, que ha dirigido el análisis de los datos y el estudio que publica PNAS.

Fuente: SINC

Espectros de meteoritos para estudiar la superficie de asteroides primitivos

Cóndrulos del meteorito Graves Nunataks (GRA) 95229 vistos bajo el microscopio de luz transmitida./ CSIC

Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y otros centros internacionales han obtenido gráficos de la capacidad reflectiva de condritas carbonáceas, un tipo de meteoritos. El estudio ayudará a las futuras misiones espaciales destinadas a traer a la Tierra muestras de asteroides primitivos.

Un equipo internacional liderado desde el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) ha obtenido espectros de reflectancia de un grupo de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que resultan de utilidad para caracterizar la superficie de asteroides primitivos.

El estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, aporta datos sobre cómo muestrear materiales prístinos del sistema solar en futuras misiones de exploración de pequeños asteroides.

"El trabajo aporta datos sobre cómo muestrear materiales prístinos del sistema solar"

Un espectro de reflectancia es un gráfico de la capacidad reflectiva de una superficie para las distintas longitudes de onda o colores del espectro electromagnético. Por tanto, proporciona información sobre la capacidad reflectiva de estos materiales frente a la luz que reciben del Sol. En el caso de los grupos de meteoritos primitivos analizados, los espectros ayudan a caracterizar los asteroides de los que provienen, ricos en agua y materia orgánica.

Entre las condritas carbonáceas estudiadas en este trabajo destacan algunas históricas (Allende, Cold Bokkeveld, Murchison, Orgueil y Tagish Lake), así como raros ejemplares recuperados en la Antártida, proporcionados por el Johnson Space Center de la NASA.

“Son una clase de meteoritos íntimamente asociada con asteroides, y posiblemente cometas, formados hace unos 4.565 millones de años en las regiones más externas del Sistema Solar. En su composición no sólo encontramos diminutos agregados rocosos, sino también materia orgánica y agua, que hacen que sean los materiales con composición más cercana a la de nuestro Sol. Podríamos considerarlos auténticas piedras Rosetta para la ciencia, ya que han preservado en su interior los primeros componentes del Sistema Solar”, explica Josep Maria Trigo, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio.

Los espectros, obtenidos por los científicos en el Centro de Investigación en Nanoingeniería de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), abarcan longitudes de onda comprendidas entre las 0,2 y las 20 micras y revelan bandas de absorción de agua, minerales hidratados y compuestos orgánicos. “Hemos empleado dos espectrómetros que permiten medir de manera precisa la reflectividad de estos materiales en un amplio rango espectral”, señala el investigador de la UPC Jordi Llorca.

Interés químico y astrobiológico

Los asteroides de los que proceden los meteoritos estudiados son objetos pequeños, muchas veces de pocos kilómetros o cientos de metros de diámetro, lo que los convierte en difíciles de descubrir y peligrosos. De hecho, la presencia de carbono en la matriz que compacta los meteoritos hace que sean muy oscuros, ya que apenas reflejan entre un 5% y un 10% de la radiación solar.

“De ahí que estos asteroides sean difíciles de monitorizar en el espacio. Además, sus componentes tienen un interés astrobiológico al haber llegado a la Tierra en grandes cantidades hace unos 3.900 millones de años, durante los procesos de enriquecimiento químico del planeta como consecuencia de la migración de Júpiter y Saturno, que causó la dispersión gravitatoria de miles de objetos helados que se habían formado en las regiones externas del denominado cinturón principal de asteroides”, señala Trigo.

Los investigadores esperan que este trabajo sea útil para las futuras misiones espaciales como OSIRIS-REx de la NASA, Hayabusa 2, de la Agencia Espacial Japonesa JAXA, y Marco Polo-R, de ser finalmente aceptada por la Agencia Espacial Europea el próximo mes de enero. “Poder estudiar las propiedades reflectivas de estos meteoritos supone una oportunidad única para comprender mejor la historia escrita en estas muestras únicas del sistema solar primitivo”, señala el investigador Carles Moyano.

Fuente: SINC

Hallado el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo

Vista con múltiples longitudes de onda del campo de SGR J145-2900 y Sgr A*. La imagen azul muestra la vista del centro galáctico de XMM-Newton 6.4 keV y el cuadro negro,a una caja de 500 X 500 alrededor de la posición del magnetar. / CSIC

Un equipo internacional liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) ha descubierto el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo conocido hasta el momento. Se trata del SGR J1745-2900, detectado por una potente emisión de rayos X desde la dirección de Sagittarius A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo que reside en el centro de la Vía Láctea, a unos 26.000 años luz del Sistema Solar.

El 24 de abril de 2013, el satélite Swift detectó la poderosa emisión de rayos X. En un principio fue interpretada como una llamarada procedente del centro galáctico, pero un día después se observó una corta emisión de rayos X desde una posición consistente a la de Sgr A*, con un espectro y duración muy similar a la de un magnetar, una estrella de neutrones con campos magnéticos muy intensos.

Se trataba de SGR J1745-2900, un joven púlsar con naturaleza de magnetar y con un período rotacional de 3,76 segundos. Se ha calculado que existe un 90% de probabilidades de que esté orbitando alrededor del agujero negro. Para monitorizar su actividad y detectar su posición respecto a la de Sgr A*, los científicos emplearon el observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA.

“Gracias a la resolución angular de este telescopio, uno de los más potentes que tenemos en el espacio, pudimos detectar el nuevo magnetar, justo donde habíamos localizado días antes la fuente de la llamarada. Además, concluimos que al magnetar y al agujero negro supermasivo les separan entre 0,1 y 2 pársercs, que equivale a 0,3-6 años luz”, explica Nanda Rea, investigadora del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), en Barcelona.

La naturaleza de este púlsar tan cercano a Sgr A* sugiere, según los investigadores, que hay en la Vía Láctea tantos magnetares como púslares, o que la región central de la galaxia es un caldo de cultivo para la formación de magnetares, posiblemente por su alta densidad de estrellas supermasivas.

El púlsar podría estar situado dentro del disco de estrellas jóvenes y masivas observado alrededor del centro de la galaxia. “SGR J1745-2900 no es sólo el primer púlsar hallado a una distancia sub-pársec, sino que además supone la primera estrella de neutrones conocida que podría formar un sistema binario con un agujero negro”, resalta Rea.

Fuente: SINC

Las enanas blancas esconden información sobre las fuerzas oscuras

La enana blanca Sirius B tiene un tamaño similar a la Tierra. / Wikipedia

Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y otros centros internacionales han descartado multitud de parámetros posibles para los fotones oscuros –un tipo de materia y energía oscura– con la ayuda de las enanas blancas. En algunos aspectos, el brillo de estas estrellas moribundas aporta más datos sobre las fuerzas oscuras que los que facilitan los laboratorios terrestres.

Las enanas blancas representan la última etapa de la vida de las estrellas de masa pequeña o intermedia (menos de 10 veces la masa del Sol) y las medidas de su luminosidad permiten seguir de forma precisa su enfriamiento y el comportamiento de las partículas, de acuerdo al modelo estándar de la física. Cualquier desviación de los datos previstos ofrecería pistas a los científicos de lo que puede haber más allá, como la materia y la energía oscura.

“La velocidad de enfriamiento de las enanas blancas es medible, incluso en tiempo real si aceptamos como tal observaciones efectuadas a lo largo de 30 años, por lo que la presencia en su interior de cualquier fuente o sumidero extra de energía perturbaría este ritmo de enfriamiento y permitiría detectarla”, explica Jordi Isern, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC).

"El brillo de las enanas blancas ayuda a poner a prueba nuevas teorías y acotar parámetros"

A partir de esta idea, Isern y otros investigadores de Europa y EE UU proponen seguir este método “indirecto y poco costoso” de estudiar el brillo de las enanas blancas para poner a prueba la validez de nuevas teorías y acotar los rangos de sus parámetros. El trabajo se publica en la revistaPhysical Review D.

En concreto, los científicos se han centrado entre qué valores pueden moverse los fotones oscuros o pesados, llamados también así por tener masa –a diferencia de los fotones convencionales– y poder interactuar con la materia ordinaria. Estas partículas hipotéticas, relacionadas con la versión ‘oscura’ del electromagnetismo, solo se podrían detectar de forma indirecta cuando se desintegran en electrones y antielectrones (positrones).

“Muchos de los intentos de ampliación del modelo estándar se basan en la introducción de nuevas interacciones, las cuales utilizan como mediadores los fotones oscuros, que si existen, pueden ser creados en el interior de las enanas blancas y escapar libremente, comportándose como un sumidero de energía que perturba la evolución de la estrella”, explica Isern.

Nacimiento de una enana blanca (punto luminoso del centro) en la nebulosa planetaria Dumbbell. / Telescopio Joan Oro - Observatori Astronomic del Montsec

Enanas blancas y laboratorios terrestres

Los investigadores han demostrado que este efecto permite descartar un amplio abanico de posibles masas e intensidades de acoplamiento bajo condiciones que son imposibles o muy difíciles de alcanzar en los centros de investigación de la Tierra.

A pesar de lo útiles que resultan las enanas blancas en la exploración de las fuerzas oscuras, los resultados del trabajo reflejan que para estudiar otras partículas hipotéticas más allá del modelo estándar –como los neutralinos de los modelos de supersimetría o los axiones de algunas teorías cuánticas–, lo laboratorios terrestres, como el CERN, siguen siendo mejores.

En cualquier caso las enanas blancas aportan datos de gran interés para los astrofísicos, incluida su capacidad para proporcionar información sobre el pasado de las galaxias, como su edad, ritmo de formación estelar o los restos de galaxias vecinas que fueron capturadas por la Vía Láctea.

El desarrollo de las estadísticas de la mecánica cuántica y la física nuclear en el siglo XX permitió descubrir que estas estrellas moribundas no se sostienen por reacciones termonucleares, sino por la presión que ejercen los electrones ‘degenerados’ (una propiedad microscópica de superposición cuántica) antes de que las enanas blancas se conviertan en un cadáver estelar.

Fuente: SINC

Investigadores japoneses 'cercan' al elemento atómico 113

    Investigadores del Centro Nishina RIKEN para la Ciencia Basada en Aceleradores, en Japón, han obtenido los datos menos ambiguos hasta la fecha sobre el elemento atómico 113, gracias a que una cadena de seis desintegraciones alfa consecutivas, producidas en los experimentos de la Fábrica RIKEN de Rayos de Isótopos, ha identificado el elemento a través de conexiones a nucleidos.

La investigación, que ha sido publicada en la revista 'Journal of Physical Society of Japan', recuerda que la búsqueda de elementos superpesados es un proceso difícil y laborioso, ya que no se producen en la naturaleza y deben ser producidos a través de experimentos con reactores nucleares o aceleradores de partículas.

Desde que el primer elemento de este tipo fue descubierto en 1940, Estados Unidos, Rusia y Alemania han competido para sintetizar más elementos superpesados. Los elementos del 93 al 103 fueron descubiertos por estadounidenses, del 104 al 106 por rusos y estadounidenses, del 107 al 112 por alemanes, y los dos elementos más recientes, el 114 y el 116, por rusos y estadounidenses.

Desde hace años, el científico Kosuke Morita y su equipo han llevado a cabo experimentos en la instalación de acelerador linear RIKEN, en Wako, cerca de Tokio, en busca del elemento 113 - utilizando un separador iónico de retroceso lleno de gas (GARIS), acoplado a un detector semiconductor sensible a la posición para identificar los productos de reacción.

El pasado 12 de agosto, los experimentos dieron sus frutos: los iones de zinc, viajando a un 10 por ciento la velocidad de la luz, chocaron con una capa delgada de bismuto y produjeron un ion muy pesado, seguido por una cadena de seis desintegraciones alfa consecutivas identificadas como productos de un isótopo del elemento 113.

Aunque el equipo ya había detectado el elemento 113 en experimentos llevados a cabo en 2004 y 2005, los resultados anteriores identificaron sólo cuatro eventos de decaimiento seguidos mediante la fisión espontánea del dubnio-262 (elemento 105). El isótopo dubnio-262 se conoce también por descomponerse a través de la desintegración alfa, pero esto no fue observado, así que los derechos de nombre no se concedieron - debido a que los productos finales no fueron nucleidos conocidos en el momento.

Sin embargo, la cadena de desintegración detectada en los últimos experimentos tomó una ruta de decaimiento alfa alternativa, con datos que indican que el dubnio decayó en lawrencium-258 (elemento 103) y finalmente en mendelevio-254 (elemento 101). El decaimiento del dubnio-262 a lawrencium-258 es bien conocido y proporciona una prueba inequívoca de que el elemento 113 es el origen de la cadena.

Combinado con los resultados experimentales anteriores, el descubrimiento del decaimiento de la cadena alfa de seis pasos promete ganar los derechos de nombre del elemento 113.

Fuentes : EUROPA PRESS