Ya podemos detectar colisiones de "mini-agujeros negros" con el Sol

Hace tres años se oyeron voces de alarma sobre el (supuesto) peligro que representaba el arranque del acelerador de partículas más grande del mundo, el LHC (CERN), ya que se podrían generar “micro-agujeros negros” con la capacidad de acabar engullendo el planeta. Se ha argumentado que dicho peligro era exagerado, pero la historia sacó a relucir la posibilidadteórica de que existiesen singularidades en el espacio-tiempo de tamaño microscópico, aunque normalmente se asocian solamente a objetos del tamaño y masa de enormes estrellas.

A día de hoy, se tiene cantidad de evidencias a favor de la existencia de agujeros negros en dos “tallas”:

• Tamaño estelar, de una masa del orden de diez de nuestros soles. Estos son los remanentes de supernovas, estrellas que pasaron a mejor vida.

• Tamaño galáctico, de masa de millones o billones de soles. Se cree existe de estos agujeros en el centro de cada galaxia.

La explosión que se vio en el cielo en 1604 como una “nueva estrella”, a día de hoy. Puede que el centro quedase un agujero negro.

En ambos casos, los agujeros en sí se supone que no tendrían tamaño alguno (son singularidades), aunque se da casi por sentado que alguna nueva física acabará asignándoles un tamaño diminuto, que no nulo. No confundir el tamaño del agujero en sí con el horizonte de sucesos, que puede medirse en metros o kilómetros.

Pero existe un tercer tipo de agujero negro que no ha sido (aún) observado: los llamadosagujeros negros primordiales. El nombre les viene de su hipotetizado origen: en los primeros y convulsos instantes tras el origen del Universo, podrían haberse generado pequeñas singularidades de las más variadas masas, desde 10 microgramos hasta otros de billones de kilos.

Las observaciones de distinto tipo hasta hoy día han permitido acotar la masa de estos hipotéticos e invisibles astros al rango que va desde unos “despreciables” billón de kilos hasta la masa aproximada de nuestro planeta (6·10²⁴Kg).

Para hacerse una idea de la pequeñez de tales agujeros, el horizonte de sucesos de uno con una masa mediana de 10¹⁹Kg se mediría en nanometros (millonésimas de milímetro). Por algo se llaman agujeros negros microscópicos.

¿Sería posible detectar algo que a pesar de tener tanta masa es tan “pequeño”? 

Hasta ahora no había respuesta clara. Pero hoy dos científicos de la New York University y de Princeton han publicado los resultados de una ingeniosa idea: vigilar nuestro Sol por si uno de estos agujeros negros lo atravesase.

De acuerdo, existe una posibilidad muy baja de que eso ocurra, pero… ¿qué ocurriría en una colisión así? ¿corremos peligro de perder nuestro Sol?

Sus cálculos predicen que ni el Sol ni el agujero se enterarían prácticamente del choque: el micro agujero negro atravesaría el Sol sin apenas perder una fracción de su velocidad. Solamente se generarían rayos X en una cantidad relativamente ridícula, que el brillo normal del Sol no dejaría ver siquiera.

Sin embargo, los modelos predicen un nuevo efecto: nuestra estrella sentiría una importante vibración, resonando como una campana tras el paso del agujero negro.

Y lo mejor de todo es que existe la tecnología a día de hoy para detectar el tipo de vibración que se ha predicho.

Probablemente hay astrofísicos de todo el mundo echando un vistazo en este momento a todos sus datos en busca de vibraciones en el Sol (u otras estrellas) con el espectro específico que aportaría la primera evidencia de la existencia real de agujeros negros primordiales…

Las dos “lunas” que orbitaron la Tierra entre 1996 y 2006, y otros bichos raros

Las órbitas elípticas no son las únicas posibles cuando se trata de objetos que orbitan gravitacionalmente los unos alrededor de los otros. De hecho, el problema de calcular de forma exacta las órbitas de únicamente tres cuerpos es extraordinariamente complejo, y eludió a las capacidades del mismo Newton. El caso más evidente de este problema se da con la órbita de la Luna, influenciada tanto por la Tierra como por el Sol, aunque en este caso se puede ignorar el efecto del Sol y se llega a una aceptable aproximación de órbita elíptica alrededor de nuestro planeta.

Hasta aquí nada raro: cuerpos que orbitan unos alrededor de otros en trayectorias circulares o elípticas. Sería Lagrange quien, a finales del siglo XVIII, encontró las primeras soluciones “más raras” al profundizar en el estudio de qué ocurría exactamente en el caso de los tres cuerpos. Encontró lo que hoy llamamos cinco puntos de Lagrange, lugares donde un objeto pequeño puede llegar a un equilibrio con respecto a otros dos cuerpos grandes (p.ej. Tierra-Sol, o Tierra-Luna), manteniendo la posición constante con respecto a estos dos de manera indefinida.

Puntos de Lagrange (Créditos: Wikimedia Commons)

Estos puntos hacen de “atractores”, acumulando polvo, asteroides, etc…  pero también se han empleado para colocar numerosas naves espaciales (ver lista), por la evidente ventaja del poco control necesario para corregir su posición.

Pero algo aún más extraño se descubrió el 20 de diciembre de 2003: una pequeña piedra, de apenas 10 metros, que viajaba junto a nuestro planeta como si fuera otra pequeña luna. Es el quasi-satélite 2003 YN107, y solamente orbitó cerca de nuestro planeta entre 1996 y 2006, año en que entró en una órbita de “herradura” en sincronización con nuestro planeta: durante unos siglos parecerá alejarse lentamente, dando una vuelta alrededor del sol (desde nuestro punto de vista) para aparecer por el otro lado y volver a orbitarnos unos cuantos años.

Órbita de herradura del objeto 2002 AA29, muy similar al 2003 YN107.

Además de estos quasi-satélites, también nos acompañan por el espacio “asteroides troyanos“, como éste descubierto en 2010:

No está sólo: el asteroide Cruithne también se encuentra en sincronía 1:1 con la Tierra, describiendo una órbita elíptica con período de un año terrestre:

Órbita de Cruithne junto a la Tierra (Créditos: Wikimedia Commons)

Lo que tiene de particular este tipo de órbitas es que, vistos desde nuestro planeta, los cuerpos parecen realizar un movimiento periódico digamos… poco usual. Mejor verlo con esta excelente animación:

La misma animación de antes, pero con la Tierra como punto fijo de observación (Fuente)

“Caraconos” entre nosotros: galería de imágenes a lo largo de la Historia

La siguiente fotografía podría representar el fósil de un extraterrestre que nos visitó hace millones de años… pero no. Fue un humano normal y corriente, habitante del México prehispánico. Bueno, normal y corriente… excepto por la costumbre que tenían de alargarse la cabeza, claro:

Cráneo humano encontrado en una excavación en Sonora (México)

Los arqueólogos que desenterraron este cráneo en un cementerio mexicano del siglo X no encontraron solo uno de estos cráneos deformados. En la excavación dirigida por la Escuela Nacional de Antropología e Historia (ENAH) se desenterraron 25 cuerpos, de los que 13tenían signos evidentes de deformación craneal intencional.

Por sorprendente que parezca, deformar la cabeza de los niños desde el primer mes de vida era una costumbre bastante extendida en la antigüedad: está muy bien documentada en los pueblos Mesoamericanos (como los mayas), pero como veremos abajo se daba en Egipto, Asia e incluso Europa.

“Madre india Ucayali, Perú. El hijo lleva un dispositivo para deformar intencionadamente su cabeza, aplanando el cráneo” (Fuente: TheGreaterPicture)

Existen distintas técnicas de “head binding” (“vendaje” de cabeza, a falta de mejor traducción) o “aplanamiento de cabeza”, pero el factor común es la aplicación de grandes fuerzas de manera semipermanente, sobre todo durante las primeras etapas de la vida del niño, para forzar a los huesos del cráneo a “crecer” o “soldarse” de una forma antinatural. La fuerza se podía aplicar con vendas atadas fuertemente alrededor de la cabeza, o mediante planchas de madera.

Antigua pieza de cerámica que representa un dispositivo “aplanador de cabezas” (Museo de Oaxaca, México)

¿Por qué deformarían los padres las cabezas de sus hijos? Los expertos lo tienen claro: la forma distintiva de la cabeza se usaba, al menos en algunos pueblos, como símbolo desuperioridad de las élites. En Paracas (Perú) se han llegado a encontrar indicios de quecada linaje o familia noble deformaba la cabeza de una forma determinada, algo así como usar un escudo de armas familiar… pero imposible de ocultar. Evidentemente, al ser rasgos adquiridos por deformación, estos no se heredan de manera biológica de padres a hijos, siendo obligatorio que los padres continúen aplicando las técnicas de deformación para transmitir su particular herencia a sus hijos.

Distinas formas de cráneos deformados en los antiguos pueblos de Paracas (Perú) (Fuente)

Más cráneos, del Museo de Ica, Perú (Fuente)

Si alguien piensa que con esta técnica se puede conseguir un mayor volumen craneal, y con ello supuestamente mayor inteligencia, parece ser que no siempre se conseguía. Un estudio científico (paper) determinó que, en general, el volumen craneal no muestra un incremento estadísticamente significativo, al menos en las muestras examinadas. De hecho, lo que sí observan otros investigadores es la gran frecuencia con que estos cráneos aparecen en cuerpos de niños de corta edad, lo que más bien parece indicar que quizás muchas veces no era bueno para salud estrujarse tanto los sesos…

La antigua Europa no se libra de esta extraña costumbre. De hecho, hace apenas unos días se desenterró en Francia uno de estos cráneos deformados, datado aproximadamente en el siglo V d.C.:

(Fuente)

De hecho, todavía se practicaba esta tradición en Toulouse (Francia) en fechas tan recientes como principios del siglo XX, como se describe en este artículo médico (paper en PDF).

Hombre con deformación intencionada de cráneo, a principios del siglo XX en Francia (Fuente)

Incluso hoy en día se sigue realizando en algunas tribus africanas:

  

También se han encontrado cráneos deformados entre el pueblo asiático de los hunos:

Reconstrucción de una mujer huna con deformación craneal (Créditos: Denis Gliksman, Inrap)

Y buscando un poco, Internet está lleno de cráneos de este tipo fotografiados en museos, sobre todo de América Central:

Museo Tamayo, Oaxaca (México) (Fuente)

Y esta otra, que aún conserva el pelo rojo, es una de los muchos ejemplares encontrados en Paracas (Perú):

(Fuente)

Museo en Oruro, Bolivia (Fuente)

Radiografía de un cráneo deformado, en el Museo Nacional de Arqueología (Lima, Perú) (Fuente)

Después de todo esto… ¿sigues pensando que los Caraconos vienen del espacio exterior? 

MUWA: El quadrotor que vuela, navega y rueda (Vídeo)

Esta semana se está celebrando en Tokio uno de los congresos de robótica más importantes del mundo, IROS. Entre las investigaciones presentadas allí encontramos un ingenioso diseño basado en quadrotor pero capaz de mucho más que de sólo volar.

Creado por los japoneses Koji Kawasaki, Moju Zhao y Kei Okada (Univesidad de Tokio), lo han bautizado MUWA por “Multi-field Universal Wheel for Air-land Vehicle” y también por (supuestamente) significar algo así como “anillo de ensueño” o “maravilloso” en japonés.

El anillo de corcho que rodea a MUWA hace que no sea peligroso el contacto directo con obstáculos o incluso el agua. Pero su diferencia fundamental con otros quadrotors es que los propulsores son orientables, dentro de un margen de +/- 20 grados. Esto le permite realizar muchas más maniobras al crear dos corrientes de empuje en ángulos distintos.

Para ahorrar batería en espacios donde existan suelos planos, el robot puede ponerse en posición vertical desde un estado inicial horizontal, pudiendo luego rodar sobre el suelo en vez de volar:

De hecho, se puede controlar para que ruede manteniendo una inclinación arbitraria con el suelo, no necesariamente de 90 grados. Este tipo de maniobras le han permitido a los investigadores incorporarle un sensor Kinect y, describiendo círculos en el suelo, capturar datos RGBD para reconstruir escenas 3D, como se ve en el vídeo de arriba.

Artículo técnico: “MUWA: Multi-field Universal Wheel for Air-land Vehicle with Quad Variable-pitch Propellers,” by Koji Kawasaki, Moju Zhao, Kei Okada, and Masayuki Inaba from the University of Tokyo, (IROS 2013).

Reconstruye modelos 3D con Kinect directamente desde tu navegador web

Kinect@home (ver paper de presentación) es un proyecto, aún en desarrollo, que pretende sacar la captura de datos RGB+D (color+distancia) de los laboratorios de investigación para hacerla accesible al gran público. Ahora mismo, acceder a los datos 3D de una cámara tipo Kinect require un mínimo de conocimientos de programación; pero reconstruir un modelo 3D a partir de una serie de vistas es ya mucho más complejo y al alcance de pocos. De hecho, a pesar del gran boom de publicaciones en congresos científicos desde 2010 a esta parte, sigue siendo un campo de investigación con lugar para mejoras.

Pues bien: hoy, cualquiera que tenga una Kinect (modelos Windows o XBox) y un sistema operativo Windows, puede reconstruir escenas en 3D directamente desde su navegador web. Sólo hay que seguir las instrucciones para realizar la grabación de un dataset, que después será subida al servidor del proyecto donde se encuentra el software de reconstrucción. Si la secuencia RGB+D tiene un mínimo de calidad, y el usuario no marca la secuancia como privada, la reconstrucción 3D será publicada en la galería del proyecto.

Los investigadores hasta se han currado una manera de empotrar los modelos 3D con uniframe, permitiendo explorar el modelo 3D con el ratón desde el navegador:

¿Qué hacer con los modelos 3D? Bueno, allá cada cuál. Desde luego, el objetivo primordial para los investigadores detrás del proyecto es la posibilidad de realizar benchmarks, o baterías de pruebas, de los distintos métodos de reconstrucción sobre datos que no han sido cogidos de manera controlada en laboratorios, por personal que conoce los puntos débiles de su método y mueve las cámaras para evitar problemas. Vamos, intentar hacer comparativas “justas” para determinar siguiendo un método científico porqué un método es más robusto que otro, dejando atrás el “porque es mío y es mejor”.

Como curiosidad, aquí os dejo otra propuesta, llamada CopyMe3D. Presentada hace poco por por el Dr. Juergen Sturm (TUM) en un congreso de visión por ordenador alemán (paper), tras reconstruir el busto del usuario se generan réplicas con impresoras 3D en color:

Desde el 20 de diciembre  se vienen realizando las primeras pruebas en vivo del mayor reto robótico a nivel mundial, el DARPA Robotics Challenge (DRC), del que ya hemos hablado varias veces. Más abajo os dejo los canales en directo para quien quiera seguir las pruebas. Hasta ahora, el equipo japonés lleva una ejecución casi perfecta, seguido de lejos por el equipo del MIT. Antes, un vídeo resumen del día 20 de diciembre 2013:

El equipo IHMC, superando la prueba de los “escombros”.

El equipo japonés SCHAFT fue el único que consiguió conectar la manguera a su toma de agua. Usó el brazo libre como un sistema extra de visión.

El robot TROOPER de Lockheed Martin, superando la prueba de la escalera.

Canales del día 2 (Sábado 21/DIC/2013)

Canal principal del DRC, con comentarista:

Prueba de los escombros (rojo):




Prueba del vehículo (rojo):




Prueba de escombros (azul):




Prueba de la manguera (azul):




Prueba de la manguera (rojo):




Prueba de la puerta (rojo):

construcción de un generador trifásico en 1905 (Westinghouse)

A principios del siglo XIX aún existían dos formas de suministrar energía eléctrica a las industrias y los domicilios: la corriente continua, defendida ferozmente por Edison y sus empresas, y lacorriente alterna apoyada por el genial inventor Nikola Tesla.

Sobre el 1900 ya empezaban a estar claras las ventajas de la generación, transporte y consumo de electricidad en forma alterna trifásica. Pero el cambio llevó años, ya que el poderoso Edison no tenía ninguna intención de perder por las buenas el monopolio de sus sistemas de corriente continua, el anterior estándar en todo Estados Unidos.

Tesla, que aparentemente nunca estuvo interesado en hacerse rico, aceptó ceder laspatentes de sus generadores trifásicos a la empresa Westinghouse y estuvo un tiempo trabajando para ellos. Poco a poco, el uso de este tipo de corriente se expandió en las dos primeras décadas del siglo XIX.

Precisamente a esta compañía pertenece el vídeo que os traigo hoy, grabado unos 17 años después de que Tesla trabajara allí como consultor… ¡espero que os guste! Por cierto, como siempre, se prefería usar a mujeres para las tareas delicadas y repetitivas, ya que los hombres parecemos no ser tan fiables…