Te invitamos a participar del Inicio del Año Académico 2025 del Instituto de Física de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, el día martes 20 de mayo desde las 11:00 AM en el Auditorio Otto Zollner de la Facultad de Ciencias, Campus Curauma.
En el evento se dictará la charla “Inestabilidades mecánicas como explicación de la anti-adherencia vascular” junto a nuestro invitado Dr. Enrique Cerda Villablanca, profesor del departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.
Seminario de Astrofísica en el IFIS. Este martes 13 de mayo, Patricio Messen, estudiante del Magíster en Física de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, presentará “Simulation of the Impact of Jupiter-Type Rogue Planets on Circumstellar Disks” a las 14:30 horas en la Sala 208 del Instituto de Física, Campus Curauma.
Compartimos el abstract de la presentación:
Circumstellar disks are structures of gas and dust that surround young stars during the early stages of their evolution. These disks are thought to be the sites of planet formation, and observations have revealed complex substructures with unclear origins, such as prominent spirals, low-density rings, and high-density regions where material accumulates.
In this work, we perform two-dimensional hydrodynamic simulations using the FARGO3D code, where we perturb a circumstellar disk with a Jupiter mass planet undergoing a coplanar flyby. We compare cases where the planet follows a prograde or retrograde trajectory. Simulations are carried out using two different equations of state: isothermal and adiabatic. The disk morphology varies significantly depending on the planet’s trajectory, and in all models, spiral-shaped density waves are generated and propagate throughout the disk.
In the retrograde case, two relatively close spiral arms form, while in the prograde scenario, two nearly symmetric spirals appear with respect to the central object. Under the isothermal condition, the spirals exhibit a more compact and well-defined structure compared to the adiabatic case, due to the absence of local temperature variations that would affect gas pressure. When local temperature variations are considered in the adiabatic models, we find that in the prograde case, the region where the spiral arms intersect experiences a significant temperature increase compared to the retrograde case.
To assess the observable differences between these scenarios, we adopt an approximation assuming dust perfectly coupled to the gas, and generate a synthetic spectral energy distribution (SED). This reveals that the temperature peak leads to an increase in the disk’s emitted flux. By evaluating viscous dissipation terms, we find that these events produce changes in bolometric luminosity below 1%, with prograde cases yielding the largest variation.
All simulated cases produce a low-density ring (gap) at approximately 8 AU from the central object. Uniquely in the prograde case with an adiabatic equation of state, a high-density ring forms just outside the gap, potentially acting as a dust trap and possibly triggering planetesimal formation. Finally, we perform a purely morphological comparison with Elias 2-27, a system that exhibits spiral arms with features resembling those of our simulated disks in the prograde scenario, which may provide insight into the origin of Elias 2-27’s observed morphology.
Extendemos la invitación a la comunidad a participar de este seminario que busca aportar al entendimiento de los procesos de formación planetaria.
“En el mundo microscópico de las bacterias, nuestras intuiciones sobre el movimiento fallan por completo: es como si viviéramos en universos diferentes.”
—— Adaptado de Howard C. Berg, Life at Low Reynolds Number, 1977
Howard C. Berg fue un biólogo físico cuyas contribuciones revolucionaron nuestra comprensión de cómo los microorganismos se desplazan en medios viscosos. Nacido en Iowa en 1934, Berg se formó en ingeniería y física antes de dedicarse a problemas biológicos fundamentales, combinando de manera magistral diferentes disciplinas científicas en su trabajo.
Berg fue pionero en el estudio de la locomoción bacteriana y sus contribuciones han tenido un gran impacto en el campo de la microbiología y la física de sistemas biológicos. Uno de sus artículos más influyentes, “Random Walks in Biology”, publicado en 1993, presentó una visión fascinante de cómo los movimientos aleatorios de las bacterias pueden tener importantes implicaciones en fenómenos biológicos como la búsqueda de alimento, la colonización de superficies y la formación de patrones.
En un entorno donde los científicos tendían a especializarse en campos estrictamente delimitados, Berg destacó por su enfoque interdisciplinario, combinando principios de física, biología y matemáticas para abordar preguntas fundamentales sobre el comportamiento bacteriano.
El número de Reynolds (Re) es un parámetro adimensional que describe la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas en un fluido:
donde ρ es la densidad, v es la velocidad, L es la longitud característica y μ es la viscosidad dinámica del fluido.
Para una bacteria, el número de Reynolds es extremadamente bajo (10⁻⁵), lo que significa que las fuerzas viscosas dominan completamente sobre las inerciales. En este régimen, la física del movimiento es radicalmente diferente a nuestra experiencia cotidiana.
Berg es conocido especialmente por su investigación sobre la quimiotaxis bacteriana, el proceso mediante el cual las bacterias detectan y responden a gradientes de sustancias químicas en su entorno. Sus estudios sobre la natación de bacterias en medios viscosos y su capacidad para seguir gradientes de nutrientes han contribuido significativamente a nuestra comprensión de cómo los microorganismos navegan y se adaptan a su entorno.
Berg desarrolló técnicas experimentales innovadoras para estudiar este fenómeno, incluyendo un ingenioso dispositivo de seguimiento tridimensional que permitía observar el movimiento de bacterias individuales durante periodos prolongados. Este trabajo reveló que la bacteria Escherichia coli alterna entre “carreras” en línea recta y “tumbos” aleatorios, permitiéndole explorar su entorno y moverse hacia condiciones más favorables.
Esta estrategia, que Berg caracterizó matemáticamente, es sorprendentemente efectiva y ha sido adaptada en algoritmos computacionales para la búsqueda de soluciones en espacios complejos.
En su obra seminal “Random Walks in Biology”, Berg explica cómo los procesos estocásticos —eventos que ocurren con cierta probabilidad pero sin determinismo estricto— son fundamentales en la biología. Los movimientos brownianos que afectan a las moléculas y a las células no son meros obstáculos, sino que a menudo cumplen funciones esenciales.
La difusión, por ejemplo, es crucial para el transporte de nutrientes y la señalización celular. Berg demostró que incluso procesos aparentemente dirigidos, como la quimiotaxis, están fundamentados en eventos aleatorios que, en conjunto, producen un comportamiento orientado. Este trabajo transformó nuestra comprensión de la dinámica celular y molecular.
Berg enfrentó desafíos únicos en su carrera, incluida la necesidad de desarrollar nuevas técnicas experimentales para estudiar la locomoción bacteriana en condiciones extremadamente pequeñas y viscosas. Sus innovaciones metodológicas y conceptuales abrieron nuevos campos de investigación en la interfaz entre la física y la biología.
Howard Berg falleció en diciembre de 2021, pero su legado perdura en el campo de la biología de sistemas y la biología cuantitativa. Sus contribuciones no se limitaron a descubrimientos específicos, sino que transformaron fundamentalmente cómo entendemos la vida a escala microscópica.
El trabajo de Berg ha inspirado a generaciones de científicos a explorar la intersección entre la física y la biología. Sus ideas han influido en campos tan diversos como la microbiología, la biofísica, la ecología microbiana, y más recientemente, la robótica y la inteligencia artificial.
En la actualidad, investigadores de todo el mundo continúan expandiendo las fronteras abiertas por Berg. El estudio de la natación bacteriana ha evolucionado para incluir investigaciones sobre biofilms, comportamiento colectivo bacteriano, y diseño de micronadadores artificiales. En cada uno de estos campos, la influencia de Howard Berg es innegable.
Su enfoque interdisciplinario sigue siendo un modelo para la ciencia moderna, demostrando el poder de conectar diferentes campos del conocimiento para abordar problemas fundamentales. Como Berg mismo señaló alguna vez, “los problemas más interesantes suelen encontrarse en las fronteras entre disciplinas”, una filosofía que definió su carrera y continúa inspirando la ciencia contemporánea.
Este podcast fue apoyado en parte por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), Chile (ANILLO ATE220022; ALMA 31220004; FONDECYT 1211848) y Proyecto DGVM 3054 (PUCV).
El próximo miércoles 7 de mayo, a partir de las 11:00 AM, Sergei Gulyaev, profesor de Astronomía en la Escuela de Ingeniería, Informática y Ciencias Matemáticas de la Universidad Tecnológica de Auckland, Nueva Zelanda, presentará “New Zealand Radio Astronomy: Past, present, and perspectives of NZ-Chile collaboration” en un nuevo Coloquio del IFIS PUCV. El encuentro tendrá lugar en la sala 208 del Instituto de Física.
Te dejamos el abstract de la presentación:
New Zealand radio astronomy has experienced two defining periods: an early emergence in the 1940s alongside the birth of the field, and a resurgence in the 21st century with the creation of the Warkworth Radio Astronomical Observatory at AUT. In this talk, Prof. Gulyaev will present current projects and instruments, recent changes post-pandemic, and future prospects — especially regarding the collaboration between AUT and the PUCV Institute of Physics.
Seminario de Astrofísica en el IFIS. Este martes 6 de mayo, Constanza Soto estudiante de Doctorado de Ciencias Físicas de la PUCV y UTFSM, presenta “Bias Function and the Cosmic-Web connection” desde las 14:30 en la Sala 208 del Instituto de Física PUCV.
Revisa el abstract de la presentación:
The spatial distribution of galaxies and dark matter haloes is not random and carries crucial information about the evolution of the universe. When referring to large-scale structure (LSS), we describe an inhomogeneous universe whose nature is studied through the evolution of perturbations in the density field. On larger scales, the evolution of these fluctuations, driven by the gravitational interaction of matter, gives rise to the formation of complex structures such as nodes, filaments, voids, and walls, collectively known as the cosmic web. Following this idea, the relation between the distribution of galaxies or dark matter haloes and the underlying matter density field is referred to as bias. The primary dependence of halo clustering is on halo mass, such that more massive haloes are more clustered than their less massive counterparts. However, secondary properties, at fixed halo mass, also influence clustering, leading to the so-called secondary bias. In this study, using the TNG300 hydrodynamical simulation, we employed an individual halo bias estimator, leveraging its advantages over traditional methods. With this estimator, we constructed the halo bias function, defined as the relation between the average individual bias per halo mass bin. By analyzing the halo bias function across different environments, we found that the trend varies for each environment, indicating that haloes located in the outskirts of nodes are highly clustered, in contrast to haloes in voids and walls. Similarly, linking to galaxy properties, we observed that haloes hosting red galaxies are more clustered, across all environments, than those hosting blue galaxies. Additionally, at low masses (log10(Mhost) < 12.5 h−1M⊙), red galaxies are significantly influenced by nearby massive haloes (log10(Mhost) > 13.5h−1M⊙)) within a radius of 5 h−1Mpc.
