sábado, 23 de febrero de 2019

La estrella más lejana (posta)

Las notas sobre La estrella más lejana, y su continuación La estrella más lejana (reloaded), son de las más visitadas del blog. Allí tratábamos de identificar la estrella más lejana visible a simple vista. Aunque en muchos sitios se dice que es Rho Cassiopeiae (una hipergigante amarilla), habíamos llegado a la conclusión de que su enorme distancia (más de 11000 años luz) medida por el satélite Hipparcos no era confiable. Además, como es una estrella que está muy al norte, buscamos una alternativa visible desde nuestras latitudes. Y encontramos que, de acuerdo a métodos complementarios, la estrella x Carinae (una cefeida clásica) parecía estar más lejos que Rho Cas. Al final de la segunda nota mencioné el hecho de que los resultados de Gaia permitirían zanjar la cuestión. Bueno, Gaia Data Release 2 está disponible desde hace un año. ¿Qué estamos esperando?

Spoiler alert: x Carinae gana por mucho, pero Eta Carinae está más lejos. ¡Aguante Carina!


Estos son los resultados para x Carinae, Rho (ρ) Cassiopeiae, y también para P Cygni (una variable luminosa azul, parecida a Eta Carinae) y V766 Centauri (otra hipergigante amarilla), que eran buenas candidatas.

EstrellaDistancia (a.l.)Magnitud (V)
x Car65973.8
ρ Cas34764.6
P Cyg44764.8
V766 Cen83816.8

Ahí tenés: x Car no sólo está bastante más lejos que Rho Cas, sino que ésta en realidad es mucho más cercana que lo que creíamos. ¡P Cyg, una estrella de brillo similar, está 1000 años luz más lejos! Y, por supuesto, x Car es una estrella bastante más brillante: a un pelín de la magnitud 4, se la ve claramente desde un cielo suburbano. Desde mi balcón en Bariloche la veo sin problema, con mis ojos que ya no son lo que eran.

Pero atentti: ¡tampoco está tan lejos como parecía! A 6600 años luz, x Car está seguramente más cerca que su vecina celeste Eta Carinae, de la misma magnitud y aumentando de brillo cada año que pasa. Eta Car no tiene paralaje medida en Gaia DR2 (por el Homúnculo, sospecho), pero habitualmente se la ubica a 7500 años luz de nosotros. Al final, mi primera sospechosa es la ganadora. 

Hay que mencionar que estas distancias están calculadas de una manera mucho más sofisticada que la inversión de la paralaje. Son el resultado de un análisis bayesiano del catálogo Gaia DR2, teniendo en cuenta sus propiedades estadísticas, errores sistemáticos, extinción por efecto de la galaxia y muchos detalles más. El catálogo de distancias puede consultarse desde hace poco en el mismo sitio de Gaia. Y para cada estrella lo que da no es solamente una distancia estimada, sino una distribución de probabilidad de la distancia, que tiene un valor más probable y un rango más o menos extendido de valores posibles. Para x Car y ρ Cas estas distribuciones de distancia son así:

Cada punto de estas curvas es la probabilidad de que la estrella esté a la correspondiente distancia. Se ve que las curvas tienen una forma acampanada, muy sesgada y muy ancha: las estrellas pueden estar en cualquier lado, con mayor o menor probabilidad. Esto muestra la dificultad de este tipo de mediciones (los autores reconocen que se trata de una estimación puramente geométrica, ignorando eventual información astrofísica que pueda conocerse de cada caso). La astronomía permite aterrizar un robot en un planeta con precisión de metros, la precesión anómala del perihelio de Mercurio con precisión del 1 por mil, o la edad del universo con un error menor que el 1%, pero otras cosas son notoriamente difíciles. En todo caso, me queda claro que x Car está más lejos.

Por último, notemos que V766 Centauri está realmente tan lejos como parecía. Muy, muy lejos, a más de 8000 años luz. Con magnitud entre 6 y 7, hay que ver si califica como visible a simple vista. En estos meses que el Centauro empieza a trepar el cielo del Este, vamos a tratar de verla y averiguar más sobre ella.


El paper sobre las distancias de Gaia DR2 es: Bailer-Jones et al., Estimating distances from parallaxes IV: Distances to 1.33 billion stars in Gaia Data Release 2, AJ 156, 58 (2018). La distancia estimada allí es la moda de la distribución (señalada con unas líneas verticales en mi gráfico). No me queda del todo claro por qué usan la moda en lugar de la media o la mediana. A veces la distribución les da bimodal, pero son más bien pocas. Su catálogo puede consultarse en la pestaña Advanced > Other > External catalogues > external.gaiadr2_geometric_distance.

La estrella x Carinae no debe confundirse con X Carinae. Complicaciones de la nomenclatura estelar, un pastiche de siglos. En caso de duda, búsquenla como V382 Carinae, o con su identificación de Gaia DR2 5337891256534972416.

sábado, 16 de febrero de 2019

Ranger 8

Esta es la tapa del diario del día de mi nacimiento, el 21 de febrero de 1965:

En el diario no hablaba de mí, claro. La nota central es el exitoso viaje a la Luna del Ranger 8. Los Ranger, y luego los Surveyor, fueron exploradores lunares robot, que precedieron a los tripulados Apollo. Su principal misión era fotografiar la Luna de cerca para determinar los sitios de los alunizajes humanos.

Ranger 8 se estrelló en el Mar de la Tranquilidad, muy cerca del sitio donde, hace casi exactamente 50 años, descendieron Armstrong y Aldrin a bordo del módulo Eagle. Los dos grandes cráteres que vemos en la foto del diario son Ritter y Sabine, ambos de 30 km de diámetro. Así lo podemos simular de cerca en Celestia:


El sitio de impacto de Ranger 8 está a la derecha. Estación Tranquilidad está cerca del borde inferior (el nombre aparece superpuesto con Apollo 11). Los tres pequeños cráteres alineados con Sabine se llamaban entonces Sabine B, E y D, y hoy llevan los nombres de los tres astronautas del Apollo 11: Aldrin, Collins y Armstrong.

Las fotos de los Ranger y los Surveyor se pueden ver en la web. En ellas pude identificar el cráter Aldrin, pero ninguno más al sur. Es el que vemos un poco abajo del centro en esta imagen, con una preciosa cadena de cráteres arriba a la izquierda. El sitio del aterrizaje del Apollo 11 se encuentra casi exactamente en el borde derecho de  la foto, cerca del ángulo inferior. La Luna estaba en cuarto menguante, con el Mar de la Tranquilidad ya parcialmente en sombras. El sitio del impacto está cerca del terminador y deben haberlo elegido así para que el Sol rasante permitiera ver el delicado relieve del piso basáltico del mare, en vistas al aterrizaje allí.

Feliz cumpleaños a mí.

sábado, 9 de febrero de 2019

Arco versus halo

Sigamos con los arcos en el cielo. Hace poco nos horrorizamos por este arcoíris (mal) pintado en una escena de la película Alpha:


Está mal porque los arcoíris dobles tienen los colores invertidos, con los dos rojos en medio de ambos. Ahora miremos esta foto, que es una verdadera foto mía:


¡Ajá! ¡Acá tampoco están los rojos enfrentados! Pero tampoco están los dos del lado externo... ¿qué está pasando aquí? ¿Eh?

Lo que está pasando es que no todo los arcos coloridos en el cielo son arcoíris, nombre que reservamos para los arcos formados por la refracción de la luz en gotas de lluvia. Mi foto está rotada: lo delatan las nubes y los cables que se ven verticales. Acá al lado está derecha y entera.

Estos arcos son el resultado de la refracción en cristales de hielo, mucho más altos que las gotas de lluvia de un verdadero arcoíris. Son los cristales que forman estas nubes altas, llamadas cirrus. El que vemos alrededor del Sol es el halo de 22 grados. El otro, que se encuentra al doble de distancia del Sol, se llama arco circumhorizontal. Los dos son relativamente frecuentes, especialmente en verano. Sólo hay que estar atentos.

El halo de 22 grados forma un círculo a 22 grados del Sol. A veces lo acompaña un arco ovalado un poquito por afuera (que en ocasiones sólo se manifiesta como un par de zonas más brillantes del halo) llamado arco circumscripto. Tampoco es raro ver el halo de 22 grados alrededor de la Luna llena (no confundirlo con la aureola lunar). Yo mostré un halo lunar hace años, aquí.

El arco circumhorizontal sólo es visible cuando el Sol está bien alto en el cielo, a más de 58° de altura. Es muy grande y paralelo al horizonte. En general sólo se ven fragmentos, como en este caso. Por esta razón a veces se lo confunde con nubes iridiscentes. Pero el color de las nubes iridiscentes es menos vibrante, casi un pastel. Ya mostraré alguna foto.

El día 2 de enero pasado se pudo ver, desde la ciudad de La Rioja, un hermoso fenómeno triple: halo de 22 grados alrededor del Sol, círculo parhélico (blanco), y un enorme arco circumhorizontal. La radio local Aire FM (@somosairefm) posteó en Twiter este video hecho por Juan Vergara. Fantástico.

La mejor referencia para averiguar sobre todos estos fenómenos coloridos en el cielo es el sitio Atmosphere Optics, de Les Cowley, a donde apuntan todos los enlaces que puse arriba. Tiene incluso unos simuladores, que permiten hacer un trazado de rayos controlando los parámetros del agua, hielo, polen o polvo presentes en el aire, que modifican la apariencia de los arcos y halos. Por ejemplo, un simulacro de mi foto se ve así, incluso con arcos que yo no alcancé a ver, como el circumscripto y un par de arcos infralaterales, que se curvan hacia arriba alejándose del horizonte.
 

sábado, 2 de febrero de 2019

La sombra del ozono

El eclipse total de Luna del 21 de enero fue de una preciosidad difícil de igualar. Hice fotos a través del telescopio, y preparé esta composición con cinco fotos representativas de las fases del eclipse. Bajala si te gusta de fondo de escritorio, está en resolución 1080:


La primera foto es la luna llena, antes de entrar a la sombra de la Tierra. La segunda es el eclipse penumbral, esa fase sutil y que pasa casi desapercibida, con la Luna inmersa en la penumbra. A simple vista esta fase da una impresión de luna ovalada que ninguna foto alcanza a capturar. Las dos fotos siguientes son del eclipse parcial, cuando parte de la Luna ya está dentro de la umbra: la parte más oscura de la sombra de la Tierra, donde no llega nada de luz directa del Sol. La parte que todavía recibe luz del Sol es muchísimo más brillante, de manera que es complicado balancear ambas en una foto. Nuestra visión, en cambio, no tiene ninguna dificultad en ensamblar las dos partes cuando la vemos a ojo desnudo, o a través de los binoculares.

La última foto, finalmente, es el máximo eclipse, con la Luna completamente en sombras. El color rojo es, como ya hemos explicado una y mil veces, la luz del Sol filtrada por la corona de todos los amaneceres y atardeceres a la vez, que tiñen con el color de los dedos de Aurora la sombra de la Tierra. Esa misma tarde, cuando salía la Luna, la veíamos precisamente en la franja rosada que llamamos el Cinturón de Venus. Esta luz es la única que recibe la luna completamente eclipsada.

Pero justo antes de que comience la totalidad, y también un poco después, la Luna eclipsada mostraba otro color más sutil, menos promocionado pero claramente visible y que aparece en muchas de las fotos, como ésta del momento exacto del comienzo de la fase total:


Ese color azulado que vemos en la parte más brillante de la umbra es real. ¿A qué se debe, si la atmósfera dispersa toda la luz azul para darnos el color del cielo y deja pasar sólo la roja? Este color azul viene de la estratósfera, la capa de la atmósfera terrestre por encima de los fenómenos meteorológicos. En la parte superior de la estratósfera, a unos 50 km de altura, está la famosa capa de ozono. La interacción del ozono con la luz es fascinante. Ya se sabe que filtra la luz ultravioleta (protegiendo a los seres vivos de sus efectos nocivos), pero miren su espectro entero de absorción:

En el eje horizontal está la longitud de onda de la luz, en nanómetros. Puse unas etiquetas indicando los colores característicos: este espectro abarca desde el ultravioleta a la izquierda del gráfico hasta el comienzo de las microondas a la derecha. En el eje vertical está la absorción del color correspondiente. Atentti que el eje vertical es logarítmico, así que la absorción del naranja es 1000 veces mayor que la del azul, y la del ultravioleta 1000 veces mayor todavía. O sea: el ozono absorbe fuertemente casi todas las longitudes de onda visibles, dejando pasar solito el azul. Ese azul tiñe el borde de la umbra.

El eclipse fue muy hermoso, y mejor aún compartido con un puñado de colegas, amigos, alumnos y visitantes que se acercaron a nuestro sitio de observación en el Instituto Balseiro.


De todo el equipo que se ve allí, tal vez el más importante para disfrutar de un eclipse lunar son las sillas. Y los binoculares. Ténganlo en cuenta para el próximo eclipse lunar parcial, el 16 de julio. Uno total como este volveremos a tener recién en 2022, pero en mayo, que para Bariloche no es tan agradable.


La foto del grupo es gentileza de mi amigo Víctor Hugo Meneses. Las fotos del eclipse son mías, con la siempre valiosa colaboración de mi amigo Eduardo alias El Fresco. El espectro del ozono es del paper Gorshelev et al., High spectral resolution ozone absorption cross-sections - Part 1, Atmos. Meas. Tech., 7:609-624 (2014). No me digan que no es una maravilla lo que hace el ozono en el infrarrojo.
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