sábado, 18 de mayo de 2019

La sombra de la Tierra

¿Recuerdan el eclipse de Luna que vimos en enero?


Durante los eclipses de Luna podemos ver la sombra de la Tierra sobre nuestro satélite. La parte oscurecida tiene un borde circular, con un radio bastante más grande que la propia Luna. Hace 2500 años los astrónomos griegos observaron este fenómeno y concluyeron acertadamente que se debe a que la Tierra es redonda, unas 3 o 4 veces más grande que la Luna. Tomá mate y avivate.
  
Al día siguiente del eclipse vimos salir nuevamente la luna llena (se ve también "llena" uno o dos días antes y después del plenilunio). Y nos preguntamos dónde estaría la sombra de la Tierra, que la Luna nos había revelado la noche anterior. Claro, aunque no la veamos, la sombra siempre está. Un programa como Cartes du Ciel permite mostrar la sombra de la Tierra en el cielo (a la distancia de la Luna) aunque no haya eclipse. Preparé dos mapas: uno durante el eclipse, y uno de la noche siguiente:


Vemos que la Luna se movió bastante hacia el Este (hacia la derecha), mientras que la sombra de la Tierra ¡está casi en el mismo lugar! Claro: la Luna tiene que dar una vuelta completa en un mes, mientras que la Tierra, arrastrando su sombra como cualquier hijo del vecino, se mueve mucho más lentamente para completar una vuelta alrededor del Sol en un año.

En un acercamiento podemos ver qué grande es la sombra. La parte interior es la umbra, que corresponde a la parte oscura de la Luna eclipsada. El anillo que la rodea es la penumbra, también visible durante el eclipse, pero menos notable. Esta estructura de umbra y penumbra se debe a que el Sol no es un punto luminoso sino que tiene un tamaño. Es 400 veces más grande que la Luna, pero como se encuentra 400 veces más lejos de nosotros vemos a los dos casi del mismo tamaño en el cielo, lo cual permite los eclipses totales como el que disfrutaremos el 2 de julio desde las regiones centrales de Argentina y Chile.

En un diagrama que muestra "de costado" la iluminación de un planeta podemos entenderlo mejor:


El dibujo no está a escala, por supuesto, pero el fenómeno representado es correcto. La parte gris oscuro es la umbra. Cuando la Luna (o lo que sea) se mete dentro, tenemos un eclipse (parcial o total). La parte gris claro es la penumbra. Puse dos planetas para mostrar que el tamaño de la umbra (llamada a veces el "cono de sombra") de un planeta depende tanto de su tamaño como de su distancia al Sol. Obviamente el de la Tierra se extiende al menos hasta la órbita de la Luna, lo cual permite los eclipses. Pero ¿hasta dónde llega? ¿Y cómo se compara con los de los otros planetas? ¿Cuál será el más grande del sistema solar? No tuve más remedio que calcularlo, porque podría ser finito y largo o gordito y corto, para la variedad de planetas que tenemos. Aquí está el resultado:

Planeta Umbra (u.a.) Órbita (u.a.)
Mercurio 0.0014 0.395
Venus 0.0064 0.72
Tierra 0.0092 1.00
Marte 0.0075 1.5
Júpiter 0.58 5.2
Saturno 0.87 9.6
Urano 0.73 19
Neptuno 1.1 30

Las distancias en esta tabla están expresadas en unidades astronómicas (la distancia de la Tierra al Sol). Vemos que la umbra de la Tierra se extiende por casi un centésimo de u.a., casi 1 millón 300 mil kilómetros. Por otro lado, vemos que la de Mercurio es cortita: son apenas 21 mil kilómetros. Lógico: Mercurio es súper chiquito y está muy cerca del Sol; ambos efectos contribuyen a una umbra corta. Pero hay algunas sorpresas. La umbra más larga no es la del gigante Júpiter. Si bien se extiende más de media unidad astronómica en el espacio, la de Saturno (que es más chico pero está más lejos) le gana. De hecho, los tres planetas que se encuentran más allá de Júpiter tienen umbras más largas. La mayor de todas es la de Neptuno, el más pequeño de los cuatro pero el más lejano, ¡con un cono de sombra que mide más de 150 millones de kilómetros! Por otro lado, vemos que ninguna de las umbras alcanza la órbita del planeta siguiente, así que no hay eclipses totales entre planetas. Pero en algún sistema planetario podrían existir, ¡qué magnífico!

Finalmente, en mi diagrama de sombras hay un sector de un gris mediano. Se llama antiumbra, y se extiende desde el vértice de la umbra hasta el infinito. Es la región donde ocurren, por ejemplo, los eclipses anulares de Sol, y los tránsitos planetarios, que son como eclipses anulares de Sol entre planetas. Otro día contaré algo más sobre la antiumbra. Basta por hoy.


Imágenes, diagramas y cálculos, todos míos, qué embromar. Pero los pueden usar.

No dejen de visitar el sitio sobre el Gran Eclipse Argentino aquí, para saber de las actividades que habrá en San Juan y animarse a ir.

sábado, 11 de mayo de 2019

Cuestión de tiempo

Hace poco, en una entrevista radial le preguntaban a un famoso físico argentino cuánto tiempo lleva descubrir las leyes de la naturaleza. No dio una respuesta satisfactoria, y como es una pregunta que resurge cada tanto voy a decir algo al respecto. La verdad es que lleva décadas. Típicamente varias décadas, y terminar de atar todos los cabos sueltos puede llevar entre 50 y 100 años después de que se desarrollaron las primeras ideas. Así es: en general los pioneros no llegan a ver la culminación de sus esfuerzos. Es como colonizar un territorio, más que como descubrir un continente.


Los ejemplos abundan. El conocido caso de Einstein, que en 1905 explicó el efecto fotoeléctrico en términos de la naciente mecánica cuántica. Se trataba de una explicación teórica de un experimento sencillo. ¿Era la explicación correcta? Recién 10 años después Robert Millikan logró hacer experimentos de precisión que confirmaban las ecuaciones de Einstein. Y pasaron 60 años más (¡sesenta!) hasta que un experimento crucial demostró que una explicación semiclásica era insuficiente.

El propio Einstein acabó desencantado del desarrollo posterior de la mecánica cuántica, y formuló un "experimento pensado" para refutar su interpretación habitual. Es el famoso trabajo Einstein-Podolsky-Rosen de 1935, que introduce lo que hoy en día llamamos entanglement. Recién en 1964, casi 30 años más tarde, John Bell demostró que había una manera de convertir el argumento EPR en un experimento real, con predicciones distintas si las cosas eran como decía Einstein o no. Esto fue un año antes de que yo naciera. En 1982, cuando yo estaba en 5o año, Alain Aspect logró hacer el experimento. Y recién en 2015 se publicó el resultado del primer experimento tipo Bell libre de loopholes (una cuestión técnica), cierre definitivo de la cuestión, 80 años después.

¿Cómo se compatibiliza la relatividad general con la mecánica cuántica? Hoy por hoy, el mejor atisbo que tenemos es la conjetura de Maldacena, que muestra la equivalencia entre una teoría con gravedad (no la de nuestro universo, pero algo es algo) y la teoría de los campos cuánticos. La conjetura de Maldacena es de 1997, 23 años después de que Stephen Hawking mostrara el primer resultado cuántico (la radiación de Hawking) en un espacio curvado por la relatividad general, que fue formulada hace más de 100 años. ¿Será acaso una teoría de cuerdas la solución? ¿O alguna de sus alternativas, loop quantum gravity u otra? ¿Y cuándo se zanjará la cuestión? No lo sabemos, podría llevar 100 años más, mal que le pese a los ansiosos, medios de prensa incluídos.

¿Qué pasó antes del Big Bang? Los resultados del satélite Planck, publicados en 2018, apuntan a que la inflación cósmica (propuesta en 1979, casi 40 años antes) realmente ocurrió, y que tanto las misteriosas materia oscura (vislumbrada desde las décadas de 1920 y 30), como la energía oscura (propuesta por Einstein en 1915, si realmente se trata de la constante cosmologica), son reales. Esto ha dado un fuerte espaldarazo al modelo cosmológico llamado ΛCDM (constante cosmológica más materia oscura fría), descartando muchas de las altenativas. Pero la cantidad de cabos sueltos es todavía inmensa. ¿Cuándo veremos por primera vez una partícula de materia oscura, si es que existen? ¿Y si no existen, entonces qué? Y así van pasando las décadas.

Es así nomás.


La ilustración es un famoso grabado de un libro de Camille Flammarion, coloreado por un usuario de Wikipedia (Heikenwaelder Hugo, CC BY-SA).

A propósito de esta lentitud de la ciencia, recomiendo la charla de Guillermo Martínez en la Jornada sobre Ciencia y No ciencia organizada por la Asociación Astronómica Argentina, que puede escucharse (el registro de video es deficiente) en Youtube: youtu.be/VqBNsHC4_tc. La charla de Martínez es la segunda. Las charlas de Alberto Rojo y de Diego Golombek también están buenas.

sábado, 4 de mayo de 2019

Esos raros eclipses nuevos

Es un año de eclipses, no hay duda. Gran eclipse total de Luna en enero, gran eclipse total de Sol en julio (¡visible desde una región muy accesible de la Argentina!), tránsito de Mercurio en noviembre, varios ocultamientos de Saturno, un eclipse más de la Luna, parcial... Y de yapa esto, un eclipse de Sol extremadamente inusual. Miren, miren, esperen que termine de cargar el gif.

¿Qué es esto? Es un eclipse de Sol visto desde el Solar Dynamics Observatory, un telescopio espacial dedicado a la observación del Sol. SDO está en una órbita geosincrónica, a 35 mil kilómetros de altura, de manera que sus eclipses no coinciden con los que tenemos en la superficie terrestre. SDO observa continuamente el Sol con una variedad de instrumentos, y el 6 de marzo le tocó observar este raro eclipse anular (en la superficie terrestre las actuales temporadas de eclipses son en enero y julio, en marzo no hay eclipses). Además, SDO se mueve muy rápido, así que lo que ve es el resultado del movimiento combinado de la Luna, el Sol y él mismo en su órbita. El resultado, en este caso, es un eclipse que parece fallado, como que la Luna se arrepiente y regresa sobre sus pasos y nos dice, como Alejandro le puede haber dicho a Diógenes: "Uy, perdón, mala mía, te tapé el sol".


De acuerdo a la nota en Spaceweather.com, estos eclipses son valiosos para el equipo de SDO, que puede calibrar los instrumentos usando el nítido borde de la Luna recortado sobre el plasma del Sol. Vale la pena revisar el sitio de SDO, las imágenes y películas del Sol en plena actividad son buenísimas.


La imagen es de NASA/SDO/AIA.

sábado, 27 de abril de 2019

Doble Luna Pascual

La semana pasada tuvimos una doble luna llena pascual. El plenilunio exacto, con iluminación 100%, se produjo el viernes 19 por la mañana, de manera que la noche anterior y la siguiente la vimos casi igual, y casi llena (99.6 y 99.7%). La primera fue el día 18, Jueves Santo, y me fui a fotografiarla a la Playa Melipal, desde donde así se alzaba casi sobre el centro de Bariloche:


Pero el día que más me interesaba era el 19 de abril, Viernes Santo, 14 de Nisán, cuando saldría exactamente sobre el centro de la ciudad:


Lamentablemente era ya pasado el plenilunio, de manera que el cielo se oscureció rápidamente y en pocos minutos la iluminación de la ciudad fue insuficiente para hacer una buena foto con el enorme rango dinámico de la luna llena y la ciudad en sombras. Creo que esta es la mejor:


Como ya hemos comentado muchas veces, Pascua es el domingo siguiente a la luna llena que ocurre en o después del equinoccio de marzo. El rol de la luna llena se debe a que el calendario hebreo es lunar, y Jesús fue crucificado el 14 de Nisán, primera noche de Pesaj, con luna llena como todos los 14. En nuestro calendario solar moderno las fases de la luna se mueven, y no siempre coincide el 14 de Nisán con el Viernes Santo. Pero este año sí, y tuvimos las fiestas de Pascua y Pesaj sincronizadas.

Hace algunos años, de paseo por la costa cantábrica de España, mis amigos me llevaron a visitar un encantador pueblo de pescadores, San Vicente de la Barquera. Sobre una colina hay una iglesia gótica muy austera, con un impresionante y hermoso retablo barroco tras el altar:


Coronando el retablo me llamó la atención esta escena de la crucifixión. Observen a la izquierda, encima de una de las mujeres (creo que María):


¡Es un eclipse total de Luna! Estoy segurísimo. El 14 de Nisán es luna llena, de manera que un eclipse de Luna es posible. En los Hechos, Pedro menciona una "luna de sangre", pero es la única referencia que encontré. En los Evangelios se menciona una "oscuridad del cielo", y en algunas representaciones artísticas se muestra un eclipse de Sol ese día, cosa que no es posible con luna llena. En cambio un eclipse lunar sí. En todo caso, en un año tan eclíptico como éste, me vino el recuerdo de este viaje. Aquí estoy con mis amigos Horacio y Miguel Ángel, dos de las mejores personas que conozco, en la plaza al frente de la iglesia, que de afuera no dice gran cosa:


Tarde pero seguro, Feliz Pascua y Pesaj Sameaj, o Feliz Péisaj como decían mis antepasados.



Estaba de visita en el Instituto de Física de Cantabria, en Santander, donde me recibieron muchas veces desde que era estudiante de doctorado. Esta vuelta me encontré con un nuevo y precioso edificio, y con una decoración inesperada en la entrada: una cavidad aceleradora del Gran Colisionador Electrón-Positrón (LEP) del CERN, que fue desmantelado para alojar en el mismo túnel el más moderno Gran Colisionador de Hadrones (LHC). De afuera es un aparato de laboratorio, pero por dentro es de una belleza inesperada. Por aquí pasaron los electrones y los positrones que, en feroz choque de materia contra antimateria, dieron a luz a los bosones W y Z que confirmaron el Modelo Estándard en los años 80.

sábado, 20 de abril de 2019

El #GranEclipseArgentino en San Juan

Si estás pensando en ir a San Juan para el Gran Eclipse Argentino, el próximo 2 de julio, apurate. Si no lo estás pensando, empezá a pensarlo. Falta muy poco, menos que los 80 días que mostraba este contador la semana pasada cuando escribí esta nota:


Este es el sitio web www.eclipses.com.ar, portal de las actividades públicas organizadas para el evento por el Proyecto Miradas al Cielo de la Universidad Nacional de Río Negro, el Instituto de Astronomía y Física del Espacio de la UBA y el Observatorio Astronómico Félix Aguilar de la Universidad Nacional de San Juan. Si vas a ir, seguramente te interese participar de las Jornadas Internacionales de Promoción de la Cultura Científica en Astronomía. Los días 30 de junio y 1 de julio habrá conferencias (yo daré una) y sesiones de murales en la ciudad de San Juan, y el día 2 de julio las actividades serán cerca de Bella Vista, incluyendo la observación del eclispe desde la línea central de la totalidad. La inscripción a las Jornadas es gratuita y se entregarán certificados de participación y de presentación de trabajos. Cuando realices la inscripción tendrás la posibilidad de contratar el traslado en micro de San Juan al sitio de observación y regreso, así como la adquisición de anteojos con filtros seguros para la observación del Sol. No te demores, el evento será seguramente masivo y las disponibilidades son limitadas.

San Juan es probablemente el mejor lugar para observar este eclipse en Argentina, ya que se produce en invierno y pocos minutos antes de la puesta del Sol. San Juan tiene la máxima chance de estar (algo) despejado en pleno invierno. Pero si no podés ir a San Juan, no dejes de viajar a la zona de totalidad que te quede más cerca. Recordá que la diferencia entre un eclipse parcial del 99% y uno total no es del 1%, es del 100%. La siguiente tabla muestra las circunstancias locales para diversos puntos a lo largo de la franja de eclipse total. Se muestra la hora de comienzo del eclipse parcial, la del comienzo del eclipse total, la elevación del Sol durante la fase total (¡atentos a árboles, edificios, etc! ¡Es muy bajito!), y la duración de la totalidad. Expresado en hora argentina (UT-3).




LocalidadParcialTotalSolDuración
Bella Vista, San Juan16:2517:3911.7°2m30s
Ruta 14916:2517:3911.6°2m30s
Ruta 4016:2617:3911.1°2m29
Jachal16:2617:4011.3°1m50s
V. Gral. San Martin16:2617:4010.6°1m16s
Marayes16:2717:409.6°2m25s
Candelaria16:2917:418.1°2m21s
Merlo16:3017:417.3°2m18s
Embalse Río Tercero16:3117:426.8°1m31s
Río Cuarto16:3017:416.4°2m00s
La Carlota16:3217:425.5°2m11s
Venado Tuerto16:3317:424.3°2m10s
Junín16:3417:423.1°2m01s
Pergamino16:3417:433.0°0m56s
Chacabuco16:3417:422.7°2m08s
Chivilcoy16:3417:422.3°2m07s
Luján16:3517:431.6°1m00s
Lobos16:3517:421.5°2m06s
Cañuelas16:3617:431.2°1m52s
Ezeiza16:3617:431.0°1m00s
San Vicente16:3617:431.0°1m33s
Chascomús16:3617:420.5°2m03s

Si querés tener el eclipse en el bolsillo, consultar circunstancias específicas y simular cómo se verá desde tu lugar favorito haciendo click en Google Maps, averiguar cómo van a ser futuros eclipses o cómo fueron los del pasado, tanto de Sol como de Luna, y también tránsitos de Venus y Mercurio delante del Sol, la mejor app que he visto se llama Eclipse Calculator 2.0, en español, gratis, sin publicidad y exquisitamente diseñada.


Mapas preparados con el archivo kmz de Xavier Jubier. Circunstancias calculadas con Eclipse Calculator 2.0. Gracias a Paula que me recomendó Eclipse Calculator, de la Universidad de Barcelona, en la Star Party Valle Grande 2019.

sábado, 13 de abril de 2019

El telescopio más grande del mundo

Los agujeros negros son misteriosos y fascinantes. En cierto sentido, son apenas un lugar, una geometría del espacio-tiempo, una solución de las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General. Los soñamos durante un siglo, los calculamos y los visualizamos: lugares imposibles donde la luz se mueve en órbitas, donde el tiempo se detiene. En notas anteriores traté de derrumbar algunos de los mitos sobre los agujeros negros, en particular que son como aspiradoras astronómicas. Nada más lejos de la realidad: de hecho, el comportamiento de la materia que hay a su alrededor es precisamente lo que los convierte en objetos, ya no meras geometrías del espacio-tiempo. Sabemos, por el movimiento del gas y las estrellas que hay cerca del centro de las grandes galaxias, que casi todas ellas albergan un agujero negro gigante, millones o miles de millones de veces más pesado que el Sol. En el centro de la Vía Láctea tenemos uno de 4 millones de masas solares, y hemos visto cómo las estrellas que están en órbita a su alrededor se aceleran desaforadas cuando le dan la vuelta, y adelantan su periapis (¿perinigricon?) precisamente como dice la Relatividad General. Pero nunca vimos el agujero mismo. Hasta esta semana, cuando vimos el que hay en el centro de la galaxia M87:


¿Cómo hacer para ver un agujero negro? Es negro, negrísimo, pero su intensa gravedad distorsiona la imagen de sus alrededores produciendo una "sombra" característica de su horizonte de eventos. Las estrellas en órbita no bastan, no pasan suficientemente cerca. Hay que tratar de ver la materia que se encuentra más cerca, restos de estrellas y nubes destrozadas por la fuerza de marea del agujero negro, girando en órbitas apretadas y brillando de una manera característica. Claro que se necesita un telescopio enorme. ¿Como el Very Large Telescope, con sus 4 espejos de 8 metros? ¿O el Keck con su doble ojo de 10 metros? Más grande, como sólo los grandes radiotelescopios pueden ser. OK, ¿como el de Arecibo, de 300 metros, o su heredero chino de 500? Más. ¿Como los grandes arrays, el Very Large Array que hemos visto en películas, o el más moderno ALMA en Atacama? ¡Más! Se necesita un telescopio del tamaño del planeta Tierra. Chan.

En un logro tecnológico sin precedentes, los grandes radiotelescopios del mundo lograron en 2017 funcionar como un solo instrumento de 10 mil kilómetros de diámetro. Lo llaman el Event Horizon Telescope, obvio. Y lograron pispear los alrededores de agujero negro supermasivo ¡en el centro de la galaxia M87, a 55 millones de años luz de nosotros! Es del tamaño del sistema solar entero, pero a esa distancia es como observar un pelo a 1000 km. Dos años llevó la reconstrucción matemática de los datos recolectados durante la histórica observación, y es la que mostraron esta semana. Y no te dejes engañar por quienes dicen que esto no es una foto. Las que sacás con el celular también son una reconstrucción matemática de los datos recolectados por un sensor de radiación electromagnética. La diferencia está en detalles técnicos. Pero es una foto.

¿Cómo podemos entender esta imagen, que parece un anillo brillante fuera de foco? Es difícil decirlo brevemente, pero es más o menos así. El horizonte de eventos no es un objeto. Es apenas un lugar, una región del espacio. Las ecuaciones de la Relatividad General dicen que estos horizontes envuelven completamente un espacio del cual nada puede escapar. Por eso no podemos ver lo que hay dentro (y por eso se llama horizonte, no podemos ver más allá). Lo que sí podemos ver es la materia que tienen a su alrededor, materia supercaliente y por lo tanto muy brillante. Forma un disco grueso en órbita alrededor del agujero negro (el disco de acreción). El borde interior del disco es un poco más grande que el horizonte de eventos, y marca la región dentro de la cual no se puede permanecer en órbita. Esa es la luz que vemos en la imagen de hoy. Pero no directamente: el espacio y el tiempo están tan distorsionados en la proximidad del agujero negro, que la imagen del disco se deforma de una manera particular, perfectamente predecible por la Relatividad General. De hecho, uno de los aspectos extraordinarios de esta observación es que la imagen obtenida, con esas partes más brillantes y otras más oscuras, es precisamente lo que esperábamos obtener, a la luz de los cálculos y las capacidades del Event Horizon Telescope. En esta imagen rescaté las regiones más oscuras, que no se ven bien en la de arriba.

¿Podrán observar algo más? Por empezar, lo que vimos esta semana fueron cuatro observaciones, de cuatro días distintos. M87* (se dice "eme 87 estrella", "em eighty seven star" en inglés) será observado nuevamente, y seguramente revelará una dinámica que habrá que entender y explicar. Además, en la conferencia de prensa se mencionó que los datos contienen también la polarización de la radiación, que permitirá reconstruir el campo magnético, lo cual será crucial para entender mejor el origen del chorro de materia y energía que surge de este agujero negro (imagen de aquí a la derecha, mide 5000 años luz de largo), cuya formación todavía no se comprende del todo.

Por otro lado, se podrá observar el agujero negro Sgr A* ("sagitario A estrella"), el que tenemos en el centro de la Vía Láctea. De hecho, muchos creíamos que esta semana se mostraría éste, y nos sorprendimos al ver el de M87. Ambos son del mismo tamaño en el cielo, pero Sgr A*, al ser más pequeño, parece que tiene escalas de tiempo bastante más rápidas que las del gigante M87* y el procesamiento no terminó.

¿Y por qué se ve tan "fuera de foco"? ¿No lo pueden hacer mejor? Hay que decir que es tal como lo esperábamos, más allá de las ilustraciones de alta resolución (y bajo realismo) que mostraron los medios de prensa en los días previos. Pero con longitudes de onda menores, o con más radiotelescopios, se podrá mejorar la resolución y medir, por ejemplo, a qué velocidad rotan el agujero y el disco (hay una estimación en los papers, pero no es concluyente). Y también con telescopios fuera de la Tierra. ¿Se imaginan con un radiotelescopio en la Luna? ¡Aaaaaahhhh!

Los agujeros negros "normales", de masa estelar, que hay en la Vía Láctea, son demasiado pequeños aun para el Event Horizons Telescope. ¡Es un telescopio para observar sólo dos objetos! Pero estos agujeros negros alimentan algunos de los fenómenos más energéticos del universo, y parecen haber jugado un rol crucial en la formación de las galaxias. Nunca los habíamos visto. Estoy seguro de que es un enorme avance para la astrofísica en más de un área. Por otro lado, el logro tecnológico en sí mismo seguro que dará lugar a una multitud de avances en instrumentación, como suele ocurrir.


La primera solución exacta de las ecuaciones de la Relatividad General que se encontró, apenas un mes después de la presentación de la teoría, es (sabemos hoy) la de un agujero negro que no rota. Fue una sorpresa para el propio Einstein: en el frente oriental de la Primera Guerra Mundial, Karl Schwarzschild descubrió la métrica que hoy lleva su nombre. Falleció poco después, de una enfermedad contraída durante ese duro invierno en las trincheras. Uno no puede dejar de imaginarse al tipo, tiritando, casco y fusil, reclinado contra un terraplén helado, con el paper de Einstein que alguien le habrá hecho llegar en una mano, y garabateando sus cálculos con la otra apoyado sobre el muslo, para mandárselos a Einstein antes de que cayera la próxima granada. "A pesar del fuego pesado de artillería", dice en su carta. El agujero negro observado en M87 obedece a otra solución, la llamada métrica de Kerr. Roy Kerr vive, tiene 84 años, es un matemático neocelandés, y se merece un aplauso. Y un premio.

Recomiendo este video de Veritasium para entender un poco más sobre cómo interpretar esta imagen de un agujero negro:



Y también esta simulación realista del disco de acreción preparada por el Observatorio Europeo Austral:



sábado, 6 de abril de 2019

Nova Carinae 2018

Hace un año observé esta estrella, Nova Carinae 2018. A través del telescopio la vi así, con las estrellas de comparación para medir su magnitud:


Una estrella, en medio de un mar de estrellas. ¿Qué tiene de especial? Que no siempre estuvo allí, por eso se llama nova:


Nova Carinae 2018 no es una estrella "nueva", sino una estrella que explotó, y tuve la suerte de observarla casi en su brillo máximo. No es casualidad que tenga una foto de unos meses antes del mismo sitio para comparar: se trata de una de las regiones más fotogénicas del cielo, donde está la Gran Nebulosa de Carina. Así que hice, además de la imagen telescópica para registrar la magnitud, una foto de campo ancho para mostrar el contexto:


No es una graaaan foto, pero ahí está, desde el balcón no se puede hacer mucho mejor. Y tenemos la nova junto a nuestras lejanas conocidas x Carinae y η (eta) Carinae.

Los astrónomos pudieron identificar a la precursora de la estrella que explotó como una estrella de magnitud 20 en el catálogo Gaia DR2. Así que aumentó 14 magnitudes su brillo, unas 400 mil veces. Su paralaje es de apenas 0.15 milisegundos de arco, lo cual da una distancia de 21 mil años luz.* ¿Decíamos que equis y eta eran lejanas? ¡Tomá mate! A magnitud 6, Nova Car 2018 se convirtió durante algunos días en la estrella más lejana visible a simple vista.

* El catálogo de Bailer-Jones da una distancia estimada de 11 mil años luz, ya que la incerteza en la paralaje es bastante grande. 

¿Qué pasó tras la explosión? Como toda nova, la estrella fue perdiendo brillo. Curiosamente, en el año transcurrido no ha desaparecido de todo, y se mantiene 10 mil veces por encima de su brillo anterior.

La explosión parece que tiene un doble pico, ¿no? ¿Por qué? ¿Tuvo "llamaradas", como las novas lentas? (Mi observación está ahí en medio, señalada con una florcita de cuatro hojas anaranjada.) Además, ¿por qué no volvió a magnitud 20? ¿Será una especie de nova permanente? De hecho, las observaciones espectroscópicas de los primeros días la señalan como una nova de un tipo raro, el tipo P Cygni (¡la otra vieja conocida súper lejana!), a diferencia de las novas clásicas. Estas estrellas, de las que se sabe poco porque son muy raras, parecen ser similares a eta Carinae, estrellas muy masivas, muy inestables, con erupciones tipo nova muy brillante, con abundante emisión de materia, antes de su final definitivo en forma de supernova.

Nova Car 2018 todavía está allí, y pude identificarla en esta foto reciente plagada de estrellas, que muestra la Vía Láctea austral alzándose tras la peculiar silueta del Valle Encantado del río Limay.


Gran foto, eh.

Ahora que la estrella vuelve a estar alta en el cielo, tal vez valga la pena seguir registrando su brillo y reportar a la AAVSO.


Las fotos son mías. La curva de luz está hecha con la herramienta on-line de la AAVSO.

Si buscás en la web información sobre esta estrella, poné "nova carinae 2018" o su nombre de descubrimiento "asassn-18fv", porque si ponés "nova car 2018" te aparecen resultados así:


sábado, 30 de marzo de 2019

El atlas perdido de Hiparco

Hiparco de Rodas, nacido en Nicea en el año 190 AEC, fue probablemente el más grande astrónomo de la antigüedad clásica. Fundó la trigonometría, y resolvió muchos problemas de la geometría esférica que le permitieron desarrollar modelos cuantitativos muy exactos del movimiento del Sol y la Luna. Fue también un fenomenal observador, usando varios instrumentos que él mismo inventó, como el astrolabio y la esfera armilar. En base a sus observaciones compiló el primer catálogo estelar exhaustivo de Occidente, con más de un millar de estrellas. Comparando sus observaciones con las de los babilonios, que ya eran antiguos en su época, observó una discrepancia sistemática que lo llevó a descubrir que el eje de rotación de la Tierra (que es redonda, ya lo sabían los griegos hace miles de años) se movía produciendo una precesión, un bamboleo con un período de 26 mil años. Es el movimiento que comentamos con motivo de su espantosa representación en la película Alpha.


Sus obras, como la de tantos sabios de la Grecia Antigua, se han perdido, y sólo nos quedan fragmentos y menciones de segunda mano. Así que no tenemos su atlas estelar. Se sospecha que el catálogo que presenta Ptolomeo en el Almagesto, también de un millar de estrellas, podría ser el de Hiparco. El propio Tycho Brahe sostenía que Ptolomeo había agarrado las estrellas de Hiparco y había actualizado sus posiciones por precesión a su propia época (casi 3 siglos posterior). Por otro lado, la Escuela de Atenas de Rafael (detalle aquí arriba), representa a Hiparco sosteniendo un globo estelar, como un Atlas sin hacer fuerza. ¿Es posible que existiera una representación física, ya no un catálogo, del atlas estelar de Hiparco?

En 2005 el astrónomo Bradley Schaefer publicó un sesudo análisis sosteniendo que el atlas perdido de Hiparco estaba a la vista de todo el mundo en una escultura notable, el Atlas Farnese. Se trata de una representación del titán Atlas sosteniendo la esfera celeste. El Atlas Farnese es una escultura de mármol de origen romano, presumiblemente copia de una griega más antigua. El titán sostiene sobre sus hombros una esfera celeste con 41 constelaciones, más el ecuador, los trópicos, los círculos polares y los coluros. No tiene estrellas señaladas, pero basándose en las descripciones tradicionales de las constelaciones y en las líneas coordenadas, Schaefer calcula las coordenadas celestes de 70 (posibles) estrellas.

A partir de ellas y del movimiento de precesión de la Tierra deduce la época de observación, obteniendo el 125 AEC más o menos 55 años, compatible con la época de Hiparco. Por ejemplo, observemos en esta imagen la coincidencia del coluro de 0 horas de ascensión recta (la línea vertical) con el punto más extremo del carnero Aries:


Hoy en día esa estrella, Gamma Arietis, tiene ascensión recta 1h 53m, ¡pero en el cientoveintipico antes de nuestra era estaba justo en el coluro! Podemos recrearlo en Stellarium, que tiene programada la precesión de la Tierra, por supus:


Después de todo, el punto de intersección entre la eclíptica y el ecuador, que se toma como origen de la ascensión recta, se llama primer punto de Aries por esta razón (notar el símbolo ♈, que es el de Aries), aunque hoy esté en la constelación de Piscis (a punto de pasar a Acuario como querían los hippies). Observen, de paso, que en el Atlas Farnese los Peces están a la izquierda de Aries, y en Stellarium al revés: se debe a que la representación del globo ¡es el cielo visto "desde afuera"!

El análisis también permite deducir la latitud del observador, que da 38.3° Norte, correspondiente a Atenas y compatible con Rodas, donde trabajó Hiparco (y excluyendo Roma, Alejandría y la Mesopotamia, otros sitios de posible origen de la pieza). Si se fijan bien verán que la Cruz del Sur, que se encuentra entre las patas del Centauro, era visible desde aquellas latitudes septentrionales en aquellos tiempos, como comentábamos recientemente.

Hay que decir que la conjetura de Schaefer ha sido disputada por otros especialistas, en algún caso con increíble vehemencia y hasta violencia. Yo he leído el artículo y me parece sólido, y aunque no conozco toda la bibliografía ni sobre el atlas perdido ni sobre el Atlas Farnese, me parece muy razonable.

En todo caso, se non è vero, è ben trovato.


El artículo de Schaefer, así como material adicional, se encuentra aquí. Una furiosa crítica (que da vergüenza ajena leer, hagan como quieran) está aquí. La Escuela de Atenas es de Rafaello Sanzio, capo, la tengo colgada a mi espalda en mi oficina. La foto del Atlas Farnese es de la Wikipedia (Gabriel Seah, CC BY-SA). La del detalle es de Schaeffer.

sábado, 23 de marzo de 2019

Feliz Pascua, digo otoño

Sabemos que la Pascua es una fiesta que se calcula en base al equinoccio de marzo y el ciclo lunar. Lo hemos comentado más de una vez en el blog: Pascua es el domingo siguiente a la luna llena que ocurra en, o inmediatamente después de, el equinoccio de marzo. El equinoccio fue el miércoles 20, a las 19 hora argentina. La luna llena fue menos de 4 horas después, a las 22:43 del mismo día*. ¡Mañana debería ser Pascua! Pero no es. Es el 21 de abril.

* Aprovecho para recomendar mi Calculadora de Superlunas, siempre disponible aquí en el margen derecho.

¿Por qué mañana no es Pascua? Porque no hay que usar el verdadero equinoccio sino el eclesiástico, decretado como el 21 de marzo en el Concilio de Nicea de 325 (cuando el calendario estaba bastante mal, pero la Tierra era ya redonda). El equinoccio viene ocurriendo el 20 de marzo últimamente, y seguirá así unos cuantos años. La última vez que fue el 21 fue en 2007, y la próxima será ¡en 2102! Además, no hay que usar la verdadera luna llena sino el decimocuarto día del mes lunar pascual, que comienza con la luna nueva que ocurra entre el 8 de marzo y el 5 de abril. Un lío, que fue durante siglos tema de controversia y terminó plasmándose en una rama entera de la doctrina cristiana llamada Computus.


La cuestión es que este año Pascua cae el 21 de abril, casi lo más tarde que puede ser. Que es tan temprano como el 22 de marzo (si el 21 es sábado con luna llena), o tan tarde como el 25 de abril. La próxima Pascua que cae en 25 de abril será en 2038, en cambio será el 22 de marzo recién en 2285. Esto, para los cristianos occidentales que usan el calendario gregoriano. En el mundo ortodoxo es otra historia. Por mí, mientras haya chocolate, haría Pascua todos los domingos.

En todo caso, ha empezado el otoño en el hemisferio sur, estación bifronte de melancolías y cosechas, como dice mi amigo el impecable Ariel Torres en su Manuscrito de esta semana en La Nación. Feliz otoño.



Las fotos son mías. La del huevo es por el mito de que en el equinoccio se pueden parar los huevos de punta. Es cierto, no hay truco. Sólo que no tiene nada que ver con el equinoccio, puede hacerse en cualquier momento del año. Hay que tener paciencia, nada más. La segunda creo que es en el Centro Atómico. La tercera es del otoño en el Valle del Challhuaco.

sábado, 16 de marzo de 2019

El Gran #Eclipse Argentino

El 2 de julio se producirá un eclipse solar total que atravesará el territorio argentino de oeste a este. El fenómeno será visible desde una ancha franja desde la cordillera de los Andes hasta la provincia de Buenos Aires. En este mapa podemos ver dos franjas oscuras: la de más al norte corresponde a este Gran Eclipse Argentino. La otra nos anticipa que en diciembre de 2020 habrá otro eclipse total, cruzando la Patagonia norte.


El eclipse total será visible desde La Serena (en Chile), justo al norte de San Juan capital, Villa Dolores, Merlo (San Luis), Río Cuarto, justo al sur de Río Tercero, Venado Tuerto, Pergamino, Junín, Chacabuco, Chivilcoy, Mercedes, Luján, parte del Gran Bueno Aires y Chascomús. Cuando más al Este, más bajito estará el Sol sobre el horizonte, hasta que en donde se termina la franja (antes de llegar a Samborombón) el eclipse ya no es visible. Es decir, desde Ezeiza o Chascomús será muy difícil de ver. Los mejores lugares serán los que estén hacia la cordillera, con el Sol más alto y menor chance de nubes invernales:


Desde todo el resto del país (de hecho, desde casi toda Sudamérica) se podrá ver el Sol eclipsado parcialmente. Cuanto más cerca de la franja de eclipse total, mayor será la fracción eclipsada por la Luna. Este mapa puede consultarse en TimeAndDate.com, donde encontrarán herramientas muy fáciles de usar para averiguar, por ejemplo, a qué hora exacta podrás ver el eclipse desde tu ciudad (haciendo click en el mapa), o simular cómo se verá en una animación.

¡Pero atención! ¡A! ¡Ten! ¡Ción! Si pueden viajar a la zona de totalidad, ¡háganlo! Por eso estoy publicando esta nota cuando todavía faltan varios meses. No se conformen con un eclipse parcial, aunque sea del 99%.
La diferencia entre un eclipse parcial del 99% y un eclipse total no es 1%. ¡Es 100%!
Son fenómenos completamente distintos. En particular, solamente durante un eclipse total podrás ver la tenue atmósfera del Sol, llamada corona, a ambos lados de la silueta de la Luna:


Y solamente durante un eclipse total el cielo se oscurece como si fuera de noche, y se pueden ver las estrellas como en esta preciosa foto de mis amigos Andrés, Gastón y Alejandro tomada durante el Gran Eclipse Americano en 2017.

Si viajás a San Juan, considerá también participar en las actividades de las 1ras Jornadas Internacionales de Promoción de la Cultura Científica en Astronomía:


Después del eclipse podés quedarte a este Taller: WDEAIII.

Y si no podés viajar, o si se nubla, ¡no desarmes la valija porque en el 2020 tenés revancha en la Patagonia!


El mapa de las zonas de totalidad visualizadas en Google Earth está hecho con los archivos kmz preparados por Xavier Jubier, quien también compiló los datos de nubosidad media en el mes de julio. La foto del eclipse de 2017, como ya mencioné, es de Andrés Vattuone, Gastón Ferreirós y Alejandro Tombolini, de Próxima Sur. Vayan a verla en toda su gloriosa resolución completa. El siguiente eclipse total en cruzar la Argentina será el 5 de diciembre de 2048.

sábado, 9 de marzo de 2019

8 grados

Esto me intriga. La primera vez que quise orientar un telescopio en Bariloche me encontré con que las calles del centro, que parecen correr de norte a sur, en realidad están un poco rotadas hacia el sudoeste-noreste. ¿Cuánto? Entre 7 y 8 grados, como podemos ver en Google Earth (podemos hoy, cuando lo descubrí no existía Earth). No parece mucho, pero para la puesta en estación de un telescopio astronómico es bastante. Así que las calles no servían, y hay que usar una brújula para acomodar la montura aproximadamente hacia el norte. Así que me compré una brújula, y resultó que ¡la brújula sí apuntaba exactamente en dirección de las calles!


El fenómeno se llama declinación magnética: el campo magnético terrestre, que se origina en las profundidades del planeta, no está exactamente alineado con el eje de rotación. Para complicar las cosas esta declinación no es la misma en toda la superficie de la Tierra. Hoy en día podemos averiguar la declinación magnética usando esta calculadora del NOAA. Vemos que en Bariloche corresponde a la inclinación de las calles.

OK, me dije. Seguro que cuando trazaron las calles a principios del siglo XX usaron una brújula y les quedó así. ¿Quién lo habría hecho? ¿Carlos Wiederhold, el "fundador" no oficial de Bariloche? Parece que no. Hace poco leí una nota en el diario local El Cordillerano, donde se cuenta que un capitán del ejército, Mariano Fósbery, hizo construir en 1902 una comisaría, un juzgado de paz, un cuartel y trazó las calles originales. Fósbery era jefe del escuadrón de caballería estacionado en San Martín de los Andes, y fue enviado a la costa sur del Nahuel Huapi, donde desde 1895 venía estableciéndose una pequeña población alrededor de la primera casa y almacén construidos por Don Carlos. El 3 de mayo de ese año el Presidente Roca destinó 400 hectáreas para el pueblo de San Carlos, fecha que celebramos hoy en día como cumpleaños de Bariloche. ¿Puede haber sido el capitán Fósbery, en su celo militar, quien trazó las calles brújula en mano? Parecía una explicación lógica.

Finalmente descubrí que no era posible. El campo magnético de la Tierra va cambiando. Sabemos inclusive que a intervalos irregulares, cada tantas decenas de miles de años el campo se invierte. Y 100 años son suficientes para percibirlo. En el mismo NOAA puede consultarse la declinación magnética del pasado. Para la región del Nahuel Huapi, en el año 1902, se veía así. La línea resaltada en amarillo, que pasa cerca de Bariloche, es de 17 grados. ¡Mucho más que ahora! Así que me queda la duda del origen de los 8 grados de declinación de las calles. Hoy mismo la declinación en mi casa es de 6.6 grados, casi un grado menos que en el 2000 cuando noté el fenómeno.

¿En algún lado el norte verdadero coincidirá con el magnético? Claro que sí. La línea de cero grados de declinacón magnética cruza la Argentina en diagonal, desde Mendoza hasta el Golfo San Matías. Los afortunados astrónomos que viven sobre ella pueden usar sus brújulas para acomodar sus telescopios.


Este tramado de líneas se va moviendo lentamente hacia el oeste. Dentro de 50 años el cero estará sobre Bariloche. ¡Yupi!

sábado, 2 de marzo de 2019

Alpha y la Cruz del Sur

Hace poco comenté el arcoíris fallido en Alpha, la película sobre el Paleolítico europeo. Ahora miren esto:


Es la Cruz del Sur, en el cielo y tatuada en la mano del protagonista. Supuestamente le ayudaría a regresar a su hogar si se perdía. Vaya uno a saber cómo funcionaría este GPS paleolítico. A mí no se me ocurre, pero eso es lo de menos. ¿Qué es lo de más? ¡La Cruz misma! Alpha transcurre en Europa hace 20000 años, durante la última Era de Hielo. Los protagonistas pertenecen a la cultura Solutrense, que habitó Francia y España. ¿Es posible que hayan visto la Cruz del Sur, que ciertamente sirve para orientarse (sin necesidad de tenerla tatuada) en el hemisferio sur?

Los antiguos griegos descubrieron que la Tierra se bambolea como un trompo, en un movimiento llamado precesión. El eje de rotación describe un cono, lo que hace que las constelaciones se muevan hacia el norte y hacia el sur, con un período de 26000 años. Esta figura muestra el viaje del polo sur celeste a lo largo de los milenios, con respecto a las constelaciones. Alpha transcurre hace 20000 años, o sea en el -18000. Miren el mapa: ¡en aquellos siglos el polo sur celeste estaba en Theta Carinae, y la Cruz del Sur (se la ve recortada en el ángulo inferior izquierdo) estaba más cerca del polo que ahora! Es prácticamente la peor fecha para poder observarla desde Europa (en el -20000 era peor aun). En cambio, hace 10000 años la Cruz estaba lejos del polo sur celeste, y se la podía ver fácilmente desde el Mediterráneo desde la revolución agrícola hasta la época clásica griega.

La posición de la Cruz no es el único error: en la película se la muestra exactamente igual que ahora, con su forma característica de barrilete y el travesaño un poco inclinado (imagen aquí al lado). Esto tampoco tiene sentido. Las estrellas parecen fijas en el cielo, pero todas ellas están moviéndose alrededor del centro de la galaxia. Algunas se acercan, otras se alejan de nosotros, y todas se mueven lentamente en el cielo. Es algo que los astrónomos tienen muy bien medido, de manera que podemos ver cómo se deforman las constelaciones con el correr de los milenios. Hace 20000 años Crux se veía como aquí abajo:


Bien distinta de la forma que conocemos, ¿no? Y no sólo esto. Una de las estrellas del Puntero es Alfa Centauri, la estrella más cercana al sistema solar. Debido a esto su movimiento en el cielo es especialmente rápido (como el movimiento de los postes del alambrado cuando vamos por la ruta, comparado con el de los árboles más lejanos). Hace 20000 años Alfa Centauri estaba tan lejos que tenemos que hacer un zoom out para encontrarla:


Habrán notado además que el Puntero en la película tiene una tercera estrella brillante. Esa estrella no existe hoy en día. Si hubiera estado allí hace 20000 años y explotado, veríamos su restos; pero no hay nada. No tengo idea de lo que quisieron representar los guionistas. ¿Que el cielo cambia? Si, cambia. Pero les salió todo mal.

Me queda una más de Alpha. Stay tuned.


Las imágenes de Alpha son de Columbia Pictures. La imagen de la precesión del polo sur celeste es de Wikipedia, usuario Tauʻolunga (BY-SA). Las simulaciones de la Cruz del Sur están hechas con Stellarium, cuya programación incluye tanto la precesión como el movimiento propio de las estrellas. 
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