sábado, 9 de enero de 2016

Megapársec. ¿Mega qué?

Las unidades del sistema métrico quedan chicas para medir las distancias astronómicas. Así que desde el siglo XIX los astrónomos usan unidades de longitud enormes: la unidad astronómica (para distancias interplanetarias) y el pársec. ¿Y el año luz? El año luz es la más popular de las distancias astronómicas, pero los astrónomos profesionales rara vez la usan hoy en día, excepto tal vez en algún texto de divulgación. El primero en usarla fue Friedrich Bessel, quien por primera vez midió una distancia interestelar, tal como conté en Viaje a las Estrellas. En su artículo de 1838, Determinación de la distancia de la estrella 61a del Cisne, dice:
“Si asumimos la paralaje anual de 61 Cygni = 0.3136'' obtenemos su distancia, expresada en distancias medias de la Tierra al Sol = 657700, y el tiempo que necesita la luz en atravesar esta distancia = 10.28 años.”
La "distancia media de la Tierra al Sol" es la unidad astronómica, recién medida con razonable exactitud a principios del siglo XX. Y como la unidad astronómica también queda chica para las enormes distancias interstelares, Bessel propone aquí usar la distancia que la luz recorre en un año, lo que ahora llamamos año luz. Nótese que 61 Cyg es una estrella muy cercana a nosotros, por eso fue relativamente fácil medir su distancia.

Bessel midió la distancia a 61 Cyg mediante el método de la paralaje, por eso dice que su paralaje anual es de 0.3 segundos de arco. A principios del siglo XX los astrónomos empezaron a usar directamente ese número para expresar las distancias interestelares, ya que es muy fácil hacer cálculos en pársecs a partir de datos crudos de observaciones astronómicas. Fue una buena idea, porque en pocos años más el tamaño del universo conocido se multiplicó millones de veces y hasta el enorme año luz empezó a quedar chico. Un pársec (par-sec, de parallax-second) es la distancia a una estrella cuya paralaje anual es exactamente un segundo de arco. Esta ilustración de la Wikipedia ilustra perfectamente de qué se trata. La distancia a 61 Cyg, entonces, además de ser 657700 unidades astronómicas, o 10.28 años luz, es 1/0.3136 = 3.2 pársecs. Un pársec es exactamente 3.26156 años luz, o 3 años luz y cuarto si uno quiere convertir una en otra de memoria.

En la figura se ve que la paralaje de una estrella se define como la mitad del ángulo con el cual se ve desplazarse la estrella a lo largo de un año de movimiento terrestre. Así que desde un pársec de distancia la órbita entera de la Tierra se vería subtendiendo un ángulo de 2 segundos de arco, mientras que la separación entre la Tierra y el Sol sería de 1 segundo de arco.

Cuesta imaginarse estos ángulos tan pequeños, ¿no? Vale la pena dar un par de comparaciones. La Luna ocupa en el cielo un ángulo de medio grado. Así que un segundo, que es 3600 veces más pequeño que un grado, es un angulito 1800 veces más chiquito que la Luna. Una hormiga de 1 milímetro, puesta a 200 metros de distancia, subtiende un segundo de arco. La primera paralaje medida, la de 61 Cyg, es menos de un tercio: una hormiga a 670 metros. Pueden probar, a ver si la ven. El satélite Gaia está actualmente midiendo distancias estelares observando paralajes de microsegundos de arco: como ver un pelo a mil kilómetros.

¿Y el megapársec, que aparece en los papers de astronomía? Simplemente un millón de pársecs (como megabyte es un millón de bytes), una unidad adecuada para las distancias intergalácticas. El símbolo de pársec es pc, así que megapársec es Mpc, kilopársec es kpc, etc.

Uno podría usar el pársec para medir la distancia a la Luna, o la altura del Obelisco, pero nadie en su sano juicio lo va a hacer salvo para entretenerse en un viaje en colectivo demasiado largo. Para hacerse idea: la distancia de la Tierra al Sol es de 5 micropársecs; a la estrella más cercana, Proxima Centauri es 1.3 pársecs; a las Pléyades es 130 pársecs; a la Nebulosa de Orión es 400 pársecs; al centro de la Vía Láctea es 8 kpc; a la galaxia de Andrómeda de 780 kpc; a Centaurus A es de unos 3 megapársecs, y el borde del universo visible está a 14 Gpc (gigapársecs, pronunciado "giga", como en "gigante", no "yiga" como está de moda últimamente). Para distancias muy grandes, muchos megapársecs o gigapársecs, los astrónomos usan en general otra unidad, el redshift z, pero lo contaré en otra ocasión.


Hoy en día el pársec está definido exactamente por motivos de estandarización, y es 648 mil sobre pi unidades astronómicas.

La ilustración de la paralaje estelar es del usuario Srain, de Wikipedia.

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14 comentarios:

  1. ¿Tiene algún sentido hablar de distancias "en línea recta" entre los objetos del espacio cuando se trata de enormes distancias? Sé que tanto el espacio y el tiempo se distorcionan cerca de objetos masivos, pero cuando no hay de esos objetos, el espacio es curvo o más bien plano?

    ¿Tiene algún sentido mi pregunta?

    ¿Y qué pasa con la estimación de las distancias cuando la luz de una estrella se ve afectada por la gravedad de alguna otra cosa?

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    1. Manuel, tu pregunta tiene mucho sentido. De hecho, tengo varias notas pensadas hace rato sobre el tema, ya llegarán. La respuesta corta es que las "líneas rectas" en un espacio curvo se llaman geodésicas, y juegan un rol importante en la astrofísica moderna del universo a gran escala. A pequeña escala (estrellas, galaxias cercanas), son casi rectas. CASI.

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  2. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  3. Buena pregunta, me arriesgo a decir que las distancias aquí mencionadas se refieren al camino más corto entre dos cuerpos celestes, que es aquel que recorre la luz y que puede no ser una línea recta por las razones que mencionás.

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    1. Exacto. En el espacio curvo de la Relatividad General, la luz recorre geodésicas. ¡Ampliaremos!

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  4. En estas cosas siempre me quedan dudas del tipo ¿cómo hacían para medir algo tan chico -y confiar en el resultado- en esa época? Una mínima vibración en la estrucutura del telescopio debía ser mucho mayor.
    Me imagino tomando medidas durante años y obteniendo una nube de puntos aleatorios, y tirando todo a la papelera.

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    1. ¡Ay! ¡Yo me preguntaba lo mismo, por eso escribí el libro! Viaje a las Estrellas, en la colección Ciencia que Ladra...

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  5. Entiendo que el espacio-tiempo se deforma frente a objetos masivos. ¿Pero que tal es la geometría del espacio sin cuerpos masivos que le distorcionen?

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    1. Lo único que curva el espacio es la materia (la masa-energía, estrictamente). En ausencia de materia, el espacio es plano. Son las ecuaciones de Einstein igualadas a cero, implica curvatura cero.

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    2. Muchas gracias por la respuesta. Entender como nuestro espacio se curva por la materia debe ser igual de difícil (y fascinante) como para un bicho de Flatland darse cuenta si vive en la superficie de una pelota o en una tabla. Me pregunto si es posible para un habitante de flatland darse cuenta si su universo bidimensional se curva o no.

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    3. ¡Claro que puede! Tiene que medir la suma de los ángulos interiores de un triángulo. El resultado depende de la curvatura. Nosotros lo hemos hecho. Es uno de los resultados más fascinantes de la Cosmología moderna. Todavía no se me ocurre una explicación sencilla y satisfactoria, es una de las notas que tengo pendientes.

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  6. Imaginaba dos líneas convergentes en un vértice lo suficientemente largas para que, alejandonos por el lado interior de la figura, el punto que forma el vértice desapareciera misteriosamente aún cuando tengamos las líneas convergentes a nuestros lados. Medir los ángulos es una solución mas sencilla, solo que no imaginé que los habitantes de flatland fueran buenos geometras.

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  7. Yo no se nada de astronomia, pero me encanta ver todo lo que publican uds, para mi es tener algo así como sabiduria en lo desconocido...

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    1. Gracias, Rafael. Todo bien, mientras digas "giga" y no "yiga"... ;)

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