jueves, 19 de septiembre de 2013

Los mensajes de los inicios del Universo

Brillantes y breves estallidos de rayos γ tienen pistas sobre la historia cósmica. A medida que haces de luz intensa brillan a través del gas, explosiones de rayos ofrecen pistas sobre la evolución química del Universo.

Breves destellos de radiación de alta energía conocidos como estallidos de rayos γ son unos de los grandes misterios de la astronomía, pero gracias a observatorios en órbita como la nave espacial Fermi y Swift de la NASA se comienzan a comprender los primeros años del Universo. Créditos: Steve Jurvetson/Flickr.
Ahora se comienza a considerar que los rayos γ indican el colapso de una estrella masiva, un evento que desencadena una explosión cataclísmica. La luz es tan intensa que se puede observar a través del Universo visible, lo que permite trazar la evolución química del cosmos a través del gas en las galaxias en que residen.

 Como si se tratará de piedras cósmicas Rosetta, los rayos γ llevan información sobre la composición de las primeras estrellas del Sol, sólo unos millones de años luego del Big Bang. A lado de tenues galaxias y cuásares, núcleos luminosos de las galaxias jóvenes con agujeros negros en sus centros, emiten rayos γ desde lo más profundo del Cosmos. A través de sus longitudes de ondas se pueden revelar su química y aunque los cuásares brillan, su luz puede ser más erratica que los rayos y sus espectros más complicados.

¿Qué hace que las explosiones de rayos γ brillen? 


La disección de un rayos γ es un reto para los astrónomos. Durante décadas los teóricos han considerado que la mayor parte de los rayos se origina con las ondas de choque que se precipitan hacia el exterior a la velocidad de la luz.

Sus campos magnéticos aceleran los electrones y hacen que la radiación se emita en forma de sincrotón. Pero conforme se acumulan datos la evidencia sugiere que la mayoría de los rayos γ emiten radiación térmica en su superficie. En este escenario, los rayos emiten el mismo brillo que las estrellas a través del movimiento colectivo de las partículas que lo forman a energías que corresponden a una temperatura de miles de millones de grados.

Fermi lanzado en 2008 ha sido fundamental en el cambio de esta concepción. La detección no había sido tan fructifera para analizar el espectro de un rayo γ junto a la radiación de un sincrotón. Su desafío sigue siendo lo efímero que es el resplandor para los observatorios terrestres.

Para Subaru, telescopio de 8 metros en Hawaii detectar la luminiscencia de un rayo γ fue rica en detalles, revelando que provenía de cuando el Universo era joven, su espectro muestra la re-ionizacion del gas de hidrogeno, un punto de inflexión en la historia cósmica cuando el Universo se enfrió y se oscureció tras el Big Bang.

Pero ahora se quiere ir más atrás, hacia la formación de las primeras estrellas cuando estas eran probablemente enormes, brillantes y de corta vida. Su luz ofrece una huella química que junto con el gas que lo rodea, es la materia primordial del Universo temprano. Analizando rayos de diferentes épocas se puede saber como evolucionó el Universo, ya que las primeras estrellas quemaron su subministro de helio e hidrogeno, siendo material para elementos más pesados.

Saber cúando ocurrió, es el misterio para detectar la explosión más cercana al Big Bang y sacar el mayor provecho posible.


Referencia:

martes, 10 de septiembre de 2013

Observatorio mexicano empuja a nuevos límites la astronomía de rayos γ

Tanques de agua a 4,100 metros de altitud detectan estallidos de alta energía procedentes de las explosiones de supernovas y otros eventos cósmicos.

El High Altitude Water Observatorio Cherenkov en Puebla, México posee tanques de acero corrugados con una capacidad de 180,000 litros de agua para recoger evidencia de rayos cósmicos y rayos γ que se estrellan en la atmósfera superior. Créditos: Gianny/Flickr.
A tres horas de viaje al sureste de la Ciudad de México, donde agricultores usan arados tirados por caballos y comunidades donde conviven ovejas con habitantes, se encuentra  hacia la Sierra Negra, donde hay montañas a 4,000 metros sobre el nivel del mar. A la derecha se encuentra el Pico de Orizaba, el tercer pico más alto de América del Norte. A la izquierda hay un nuevo observatorio que será la caza de las fuentes de mayor energía conocidos en el Universo.

Cuando haya concluído su construcción en otoño de 2014, Observatorio de Gran Altitud Water Cherenkov (HAWC) en el estado de Pueblatendrá 300 tanques que abarcarán una superficie de 20,000 metros cuadrados. Y una vez que un tercio de los tanques están en su ubicación, la mayor cartografía de energía cósmica y rayos γ esta tomando forma.

Magdalena González, coordinadora de HAWC y astrofísica de alta energía en la Universidad Nacional Autónoma (UNAM) en la Ciudad de México dirige la investigación sobre agujeros negros, estrellas de neutrones, rayos γ para tener información sobre explosiones de supernovas, colisiones de neutrones y otros eventos cósmicos violentos.

De la misma forma que otros observatorios de alta energía como MAGIC en La Palma, Islas Canarias, HAWC no detecta las partículas directamente en lugar de ello estudia sus efectos en la atmósfera. Cuando un rayo cósmico (generalmente un protón o un núcleo atómico pesado) o un rayo γ (fotón de alta energía) choca con la atmósfera produce partículas que inician una reacción en cadena, creando una lluvia de partículas.

Cuando estas partículas llegan a la superficie de la Tierra e impactan en los tanques de HAWC, viajan más rápido (En el agua la luz viaja a tres cuartas partes de su velocidad que en el vacío). Cuando estas partículas entran al agua, excitan el agua y luego emiten fotones que viajan más rápido que la luz, logrando una explosión similar a la sónica, conocida como radiación Cherenkov.

Mediante el patrón de luz Cherenkov se puede calcular la energía y la dirección de donde provienen los rayos γ originales. Cada matriz detectará unos 20,000 rayos cósmicos y rayos γ cada segundo, en un intervalo de 0.1-100 teraelectronvoltios (TeV).

La precisión de los sensores podría revelar pequeñas diferencias entre la velocidad de los fotones de alta energía que surgen de distantes fuentes, que puede servir para unificar la teoría de la gravedad con la mecánica cuántica de Einstein.


HAWC a su vez complementa los detectores como Fermilab, en Batavia, Illinois, y el antiguo director del proyecto en el Observatorio Pierre Auger, en el oeste de Argentina, el mayor observatorio de rayos cósmicos en la actualidad. Pese a que resolución es menor a la de los telescopios convencionales. HAWC puede obtener una imagen más amplia del cielo con lo que puede detectar eventos que son breves para otros instrumentos, pudiendo concentrarse en la fuente y haciendo que la imagen sea más nítida.

En el proyecto trabajan 150 investigadores. Con apenas un presupuesto de 14 millones de dólares, HAWC ha usado sensores, electrónica y otro equipo del Observatorio Miracle de Rayos Gamma de LANL, que cerró en 2008, siendo completamente operativo en otoño de 2014.

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sábado, 7 de septiembre de 2013

Los alimentos transgénicos son seguros para comer, pero plantean desafíos en el medio ambiente.
Campo de flores. Créditos. Flickr/Sonia Belviso
Varios aspectos de la tecnología hacen a las personas sentirse incómodas, pero los alimentos genéticamente modificados forman una categoría por completo. Laboratorios alrededor de todo el mundo han realizado modificaciones en prácticamente cualquier organismo -bacterias, plantas y animales-. Resultados de estos avances son ingeridos por seres humanos a lo largo del año, a menudo a través de medicamentos. No obstante los cultivos modificados siguen siendo una controversia y mientras son consumidos en EE.UU. en otros lugares no tiene presencia.

La mayor preocupación es su seguridad, se ignoran lo estudios realizados para entender sus riesgos potenciales. Ante este vacío, un grupo de científicos italianos ha realizado una revisión exhaustiva de la literatura científica sobre cultivos transgénicos. Los resultados sugieren que los cultivos son seguros pero denotan problemas sobre el impacto ambiental. Pero su mayor problema destaca en la comunicación con el público.

Para ello, los autores buscaron cualquier documento sobre el tema publicado entre 2002 y octubre de 2012, resultando 1,783. No todas abordaban la seguridad. Muchos de ellos eran comentarios y los que abordan su seguridad, terminan siendo publicaciones de bajo nivel. Aunado a lo anterior, varias investigaciones sin relación hablaban de la seguridad de estos cultivos.

Lo que se ingieren


La mayor preocupación de los alimentos transgénicos es que son consumidos pero ¿tal alimento es inusual? Para resolver la cuestión, se debe uno remontar al funcionamiento de las plantas transgénicas. Incia con un fragmento de ADN, que forma un gen de interés, como el que codifica una proteína que funciona como defensa ante una enfermedad o crea resistencia a las plagas. Luego el ADn se coloca con secuencias adicionales para formar un paquete. El paquete completo se inserta después en un cromosoma.

Una vez que el cromosoma se ha agregado a la planta, el gen se transcribe en el ARN que en muchos casos se convierte en proteína. Como el caso del proteína Bt que es tóxica para diversas plagas de insectos; en ocasiones cataliza un producto químico como el arroz de oro que es capaz de generar vitamina A.

De este modo estamos ante una variedad de ADN, ARN, proteínas y productos químicos, ¿una gran preocupación? ¿no? Es posible, nuestras comidas poseen algo de ADN, en promedio consumimos entre 0.1 a 1 gramo todos los días. La mayor parte de este sintetizado por plantas y animales de forma natural, por el contrario apenas 0.00006 es formado por ingeniería científica. Cuando se cocina se destruye la mayor parte de ellos y el resto se degrada en el aparato digestivo.

Aún así hay un pequeña posibilidad de que un pequeño porcentaje sea absorbido por las bacterias del intestino, que no es común de lo contrario la común E. coli tendría una piscina de ADN formado por ADN de maíz y vaca. El riesgo existe en que el gen de resistencia sea absorbido por las bacterias.

De forma similar el ARN y proteínas se digiere antes de que llegue a la corriente sanguínea. Por ello los estudios señalan que tenemos que depender de inyecciones para conseguir terapias de proteínas y ARN. Sólo un informe señala que el ARN de las plantas puede aparecer en el torrente sanguíneo de los ratones, pero los resultados no han podido replicarse desde entonces.

Otro riesgo son las proteínas producidas por una planta genéticamente modificada (o algún fragmento de ello) que produjera una reacción alérgica. Por tal razón, las secuencias de una proteína son analizadas ante una base de datos de alérgenos comunes. Las proteínas a su vez son evaluadas en animales, considerando su capacidad de sobrevivir a un entorno digestivo. En cuanto a los productos químicos, estos evalúan su beneficio sobre los seres humanos. Por tal razón, los riesgos de ADN, proteínas y productos químicos se consideran idénticos a los de plantas no modificadas genéticamente.

La única incertidumbre es si la presencia de ARN y proteínas elaboradas con ADN transgénico altera las plantas de forma sistemática. En un sentido general no lo hacen, pasan una prueba llamada "equivalencia sustancial", que significa que es indistinguible de la cosecha tomando en cuenta nutrientes y otros componentes claves.

No obstante, si se analizan a detalle las proteínas y químicos producidos se observan diferencias entre transgénicos y otros cultivos. Pero no se observa tal diferencia si se aumentan los cultivos en diferentes ambientes. Que no deja en claro si se trata de un resultado real o un problema técnico. experimental. Una área que merece más estudio.

OMG y el medio ambiente


Aunque resulta prácticamente imposible que los genes se propaguen a los seres humanos, no significa que no puedan propagarse. Los cultivos se hacen crecer en entornos no controlados, donde no están en contactos con otras especies, algunas de las cuales pueden ser parientes cercanos. Para la mayoría de estas especies no proporcionan ninguna ventaja que no pueda ser proporcionado por el ADN con el que ya cuentan. De forma similar bacterias e insectos no se benefician de recoger genes resistentes a herbicidas. Pero la resistencia a medicamentos podría beneficiar a las bacterias. Pero hasta el momento, lo estudios de campo no han encontrado evidencia de esto en las bacterias del suelo.

Con las plantas se puede decir lo mismo, al menos de aquellas que están estrechamente vinculadas con los cultivos. Informes sobre la cepa de canolas híbridas con genes resistentes a herbicidas, denota que han surgido del cruce de dos o más variedades geneticamente modificadas. Tal característica podría proporcionar una ventaja evolutiva para una planta que crece en una área agrícola. Lo mismo se aplica para genes que codifican proteínas que son tóxicas para los insectos, que proporciona una ventaja en cualquier ambiente. Elementos que requieren aún más investigación.

Tales genes pueden causar problemas para la agricultura. En la actualidad, la resistencia a las proteínas Bt por parte de los insectos están limitando el manejo de los cultivos. Si las plantas llegarán a obtener tal gen, podría acelerar el desarrollo de insectos resistentes, independiente de como se manejen los cultivos. Aunque hay ideas para afrontar el problema, no hay una solución eficaz para el problema.

Ruptura de comunicación


Se concluye, desde el punto de vista alimentario que los aliments transgenicos son seguros, siendo los principales riesgos su cultivo, debido a la propagación de genes a poblaciones silvestres.

También denota el fallo de comunicación sobre sus efectos, mostrando la fractura existente entre el mundo académico y científico con el cotidiano, que aumentan las preocupaciones sobre los cultivos transgénicos.

Los puntos de revisión, destacan que la comunicación efectiva es difícil debido a que es distorsionado por los medios de comunicación. Que hace que el mesaje no pueda llegar por encima del ruido.


Referencia:

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