Torrentes de estrellas

Hay un nuevo telescopio gigante, el telescopio Vera Rubin, un instrumento con un espejo de más de 8 metros de diámetro y una relación focal f/1.23, con una cámara de 3 Gigapixels que es la más grande jamás construída. Esta cámara hace una exposición de 15 segundos cada 20 segundos (sí: mueven un telescopio de 8 metros en 5 segundos). Serán 20 mil gigabytes por noche, 200 mil imágenes por año, muchas más que las que pueden ser analizadas por seres humanos, así que su estudio será completamente automático, y es la parte más compleja de todo el proyecto. Las alertas que genera (¡cientos por segundo!) son inmediatamente públicas. Estuve revisando la galería de primeras imágenes, y quedé boquiabierto. Esta es una foto de la componente sur del cúmulo de galaxias de Virgo (que está un poco separada de la región central):

Esta imagen abarca un poquito más de 5 grados a lo ancho, y esta versión está dramáticamente reducida en resolución. ¡La versión original es un monstruo de 24GB! La han bautizado el Cofre de Tesoros Cósmicos, y contiene una inmensa variedad de objetos astronómicos, incluyendo unos 10 millones de galaxias, que son aproximadamente el 0.05% de las que observará el Rubin en su primera década. Y las observará una y otra vez, porque su propósito es hacer un registro no sólo espacial, sino temporal, para observar fenómenos transitorios. Este registro formará el LSST, Legacy Survey in Space and Time, que es uno de los principales objetivos del nuevo observatorio.

La galaxia más grande de la imagen, a la izquierda, es Messier 49. He aquí una versión anotada:

Es increíble la cantidad de detalles inesperados. Por ejemplo, arriba a la izquierda hay un grupito variado de galaxias, que tiene un raro trío (¿o cuarteto?) en interacción:

Es un verdadero zoológico de galaxias. Entre otras cosas, muestra regiones tenues en los torrentes de estrellas que se forman en las interacciones (por efecto de mareas) que normalmente no hemos visto, ni siquiera en imágenes de otros telescopios gigantes. Por ejemplo, cerca del ángulo inferior derecho de la imagen completa, está la galaxia Messier 61, una galaxia bien conocida del cúmulo. En la foto del Rubin la vemos así:

Tiene un chorro de estrellas increíblemente rectilíneo y más largo que la Vía Láctea, a pesar de que no la vemos formando parte de un sistema en interacción.  ¿Cómo se formó? ¿Realmente surge de la galaxia? ¿Qué tan comunes son estas cosas? ¿Está relacionado con que M61 es una de las galaxias más prolíficas en explosiones que se conozca, con 8 supernovas en un siglo? Los autores de su descubrimiento creen que sí, y dicen:  

«Es notable que la corriente haya pasado desapercibida durante tanto tiempo alrededor de una galaxia de Messier. Esperamos que los futuros datos del Rubin revelen un verdadero tesoro de subestructuras alrededor de otras galaxias.»

Las imágenes de la primera galería del Rubin incluyen, además de estos tesoros del cosmos extragaláctico, notables imágenes de objetos bien conocidos de nuestra propia Vía Láctea. Sólo que el nuevo instrumento es tan sensible que cuesta reconocer las nebulosas de toda la vida:

Sí: es la nebulosa de la Laguna, acompañada por la Trífida arriba. La cantidad de estrellas es tal que parecen formar un continuo, o una playa de arena. La cantidad y detalle de los filamentos oscuros es increíble. Vayan a buscar la versión de máxima resolución, si el ancho de banda les da para descargar 24 gigabytes...

Como todo instrumento revolucionario, el Rubin no sólo ayudará a refinar y completar nuestra imagen del universo en áreas conocidas (descubrirá más supernovas, más asteroides, más objetos interestelares...) sino que veremos cosas inesperadas. Habrá que estar atentos. 

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Las imágenes son de NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory.

El paper que describe el nuevo torrente de estrellas en M61 es Romanowsky et al., A stellar stream around the spiral galaxy Messier 61 in Rubin First Look imaging, https://arxiv.org/abs/2510.24836v2.

El Homúnculo de Don Guido

¿Cómo de Don Guido? ¿No es el Homúnculo de Gaviola, Enrique Gaviola? Sí, la rara nebulosa que rodea la inusual estrella Eta Carinae se conoce mundialmente con el nombre de Gaviola, que la describió así en sus trabajos pioneros a principios de los 50s. Pero vean esto. Hace poco, revisando papeles de Gaviola en el Archivo Histórico de la Biblioteca del Instituto Balseiro, encontré su cuaderno de notas del observatorio de Bosque Alegre, correspondiente a los años en que se hicieron las observaciones. Es un típico cuaderno de laboratorio, con dibujos, indicaciones de cómo usar los instrumentos, pruebas de medición, espectros que alguna vez estuvieron pegados, observaciones seguramente valiosas, como este espectro de una nova en Puppis:

Hay cosas misteriosas, como la nota la pie de la página del 13 de diciembre de 1943 (abajo, izquierda): un recordatorio para llevar tul negro para las colmenas. Traté de averiguar, pero nadie recuerda una actividad de apicultura en Bosque Alegre. 

La imagen de la derecha es la página del 8 de enero de 1944, y comienza diciendo que fue «a Bosque con el Dr. Beck». Hay varias observaciones apuntadas: R Doradus, la Nova Puppis que seguía brillando, otra cosa que no logré identificar, y Eta Carinae, que se convertiría en su estrella favorita. Ese día descubrieron la nebulosa a su alrededor, y está descripta con una nota que denota la sorpresa o curiosidad por el objeto observado, porque la acompaña un triple signo de exclamación:

La descripción dice "nube planetaria elíptica!!!" Por supuesto, luego descubrirían que no era una nebulosa planetaria, pero por el tamaño y la forma la primera impresión es esa. Y en el margen izquierdo, en tinta verde, hay una aclaración de Gaviola. Dice: "letra del Dr. Beck". Es decir, juntos hicieron la foto, y Beck señaló que había un objeto extraordinario. Abajo dice: "Poco expuesta. Tomar espectros con más exposición". Por supuesto, Gaviola volvería una y otra vez sobre esta estrella, y sus espectros de la pequeña nebulosa lograrían fama mundial. 

Pero, ¿quién era este Beck, que Gaviola tan respetuosamente llamaba "doctor" hasta en una libreta de notas? Guido Beck era un físico bohemio que estudió física en Viena, con la supervisión de Hans Thirring, quien había hecho un importante trabajo en Relatividad General en 1918: había descubierto el "arrastre gravitacional" que produce un cuerpo en rotación. En diciembre de 1925, hace exactamente 100 años, Beck publicó la primera solución exacta de las ecuaciones de Einstein que mostraban la posibilidad de las ondas gravitacionales, algo que Einstein había conjeturado, y que luego rechazó, y más tarde se desdijo, en otra fascinante historia que ya hemos contado. 

En 1928 Beck se fue a Leipzig, donde hizo lo que sería hoy un postdoc con Werner Heisenberg, en los años en que estaban fundando la nueva física cuántica. En la década del 30 Beck se mudó varias veces más, obligado por las persecuciones nazis. Estuvo en el Laboratorio Cavendish de Cambridge (trabajando con Rutherford), en Odessa (donde lo nombreron jefe del Departamento de Física Teórica) y luego en Francia, donde lo agarró la Segunda Guerra Mundial y fue hecho prisionero. Escapó y se fue a Portugal. Entonces, Gaviola recibió cartas de sus antiguos profesores de Alemania, James Franck y Albert Einstein, pidiéndole ayuda para sacar a Beck de Europa. Gaviola acababa de hacerse cargo del Observatorio de Córdoba, y tenía planes de convertirlo en un instituto de astrofísica de primera línea. Así que se trajo a Beck a Córdoba. Años más tarde, cuando murió Balseiro (y Beck ya estaba en Brasil), Gaviola lo invitó a Bariloche, para dar las materias de física teórica mientras él se hizo cargo de las experimentales. Vivió aquí muchos años, y causó una gran impresión en los alumnos: el tipo se sabía toda la física de memoria, y daba las clases de Electromagnetismo, Mecánica cuántica, Mecánica estadística, Radiación y otras sin usar un papel, escribiendo directamente en el pizarrón (cosa que yo soy incapaz de hacer, por supuesto). Me contaron sus alumnos que daba las clases en castellano, ya que era un hombre cultísimo, y hablaba perfectamente alemán, inglés, francés, español e italiano (y seguramente también yiddish, sospecho). Era, además, una persona encantadora, extrovertido y amigable, y les llevaba masitas a los alumnos en los exámenes. Todo el mundo lo llamaba Don Guido. Se aficionó al mate y a usar poncho, montaba a caballo en el Centro Atómico, y hacía camarilla con Gaviola contra la burocracia de las autoridades.

La llegada de Beck revolucionó la física teórica en Argentina y en Brasil (a donde se fue, lamentablemente, por falta de apoyo institucional en la década del 50, y luego regresó tras su paso por nuestro Instituto). Apenas llegó, con Gaviola empezaron a organizar cursos de verano en Córdoba, en los que se formaron Balseiro, Sábato, Bunge, Alsina, Mossin Kotin y muchos otros de esa primera gran generación de la física argentina. «¿Cómo que no tienen una sociedad de Física?», les dijo ni bien desembarcó. Y en 1944, en una confitería de La Plata, con Gaviola y un montón de estudiantes, crearon la Asociación Física Argentina. Uno de los principales y más hermosos edificios de Instituto Balseiro, donde se encuentra el Salón de Actos y varias aulas, lleva su nombre. 

Como ya he contado, Beck dirigió la tesis de Mario Bunge, quien a su vez formó a Andrés Kálnay, que en Córdoba inició la escuela de física teórica durante la dirección de Maiztegui, en la que se formarían los físicos argentinos que participaron en el descubrimiento de las ondas gravitacionales en el observatorio LIGO: Gaby González (vocera del experimento al realizarse el histórico anuncio) y Mario Díaz. Allí hizo también su doctorado el graduado del Balseiro Jorge Pullin, quien también colabora con LIGO (hace tremendos cálculos de la colisión de agujeros negros) y es el marido de Gaby González. Su tesis fue dirigida por Reinaldo Gleiser, que es el padre de Pablo Gleiser, mi amigo con quien hice el video sobre las supernovas. Kálnay, que emigró tras la infame Noche de los Bastones Largos, fue un asiduo colaborador del Centro de Física Teórica de Trieste, del cual fue miembro asociado, como yo mismo. Beck, además, es mi propio tatarabuelo académico. En San Pablo, poco antes de venir a Bariloche, Beck dirigió la tesis del gran Moysés Nussenzweig (autor de las teorías definitivas del arco iris y la gloria), con quien compartí oficina en una de mis largas estadías en Estados Unidos. Todo tiene que ver con todo. 

 

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Tengo que mostrar esta foto del Homúnculo, en placa de vidrio, que también está en nuestro Archivo Histórico. No no sé si es la primera que tomaron, pero por algún motivo Gaviola la guardó consigo toda su vida:

La evolución del universo

El universo está lleno de millones y millones de galaxias, abarcando trillones de estrellas y todavía más planetas. En uno de ellos (y posiblemente en muchos más) la materia que las mismas estrellas sintetizaron a lo largo de miles de millones de años está auto-organizada y es capaz de desafiar brevemente las leyes de la termodinámica. Pero el universo no fue siempre así: en una época remota, hace 13 mil millones de años, no había vida, ni planetas, ni estrellas, ni galaxias. Sólo materia y radiación llenando todo el espacio de manera uniforme. Y gravedad, que con su imparable atracción no tardó en disparar toda la organización y las estructuras que surgieron poco después. Entendemos buena parte del fenómeno, pero la física es una ciencia experimental, y tenemos que contrastar la teoría con las observaciones para entender cómo funciona el mundo. Por increíble que parezca, lo que ocurrió en aquel pasado remoto no es inaccesible. La velocidad finita de la luz nos asegura que todavía está ahí, a la vista de quien quiera observarlo. El primer vistazo lo tuvimos con los campos profundos del telescopio Hubble, completados progresivamente a lo largo de décadas, en exposiciones abrumadoras para cualquier astrofotógrafo (¡millones de segundos!). Pero la capacidad del Hubble es limitada para mostrar ese universo temprano, porque la expansión del universo ha estirado la luz de aquellas estrellas hasta la región infrarroja del espectro electromagnético. Recién el telescopio Webb nos está revelando la manera en que todo ocurrió. El primer equivalente a los campos profundos del Hubble fue completado este año: el survey COSMOS-Web. 

Es una imagen de ¡255 horas de exposición!, abarcando un campo relativamente ancho, de medio grado cuadrado en el cielo (como 3 lunas, esta imagen es sólo una partecita de 6 por 6 minutos). Los objetos fotografiados cubren un rango increíble de distancias, desde estrellas en nuestra propia Vía Láctea, hasta otras galaxias a miles de millones de años luz de nosotros. Las estrellas se distinguen fácilmente por las puntas producidas por la difracción de la luz en el peculiar diseño del espejo del Webb:

Vemos que las galaxias aparecen agrupadas en racimos, donde interactúan y chocan:

Pero a pesar de la inmensa cantidad de galaxias, vemos que hay regiones muy oscuras, con enormes vacíos que permiten ver sin obstrucción las pocas galaxias en esa línea visual, y detrás de ellas la oscuridad de la noche:

La imagen del Webb, tomada en la región de ondas largas, infrarrojas, de la luz, está complementada por una imagen hecha en el otro extremo del espectro, en rayos X:

El halo violeta que impregna esta imagen viene del tenue gas supercaliente que llena el espacio entre las galaxias y los cúmulos de galaxias. La imagen completa tiene 166 megapixels, y provee una rica población de galaxias que dará trabajo durante años para seguir comprendiendo el proceso dinámico que formó la estructura del universo a lo largo de su existencia.

 

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La imágenes son de NASA/ESA/CSA/Webb/Chandra/XMM-Newton. El primer resultado del proyecto está en el paper Toni et al., The COSMOS-Web deep galaxy group catalog up to z = 3.7, A&A 697 (2025)  https://doi.org/10.1051/0004-6361/202553759

La imagen completa de NIRCam está en este link, y la de MIRI en este. Son gigantes, ojo. Hay un mapa interactivo aquí, con el catálogo, espectros, todo:

Antares, su compañera y la Luna

Antares es una estrella roja brillante, bien conocida por su constelación, Escorpio, que es una de las más fáciles de reconocer en el cielo (¡además de ser una de las pocas que se parece al bicho que representa!). Antares está muy cerca de la eclíptica, y es una de apenas cuatro estrellas de primera magnitud que pueden ser ocultadas por la Luna (las otras son Spica, Regulus y Aldebaran). La ocultación más reciente ocurrió hace un par de semanas, y fue visible desde la Patagonia. "Visible" es una manera de decir, porque estuvo nublado. Yo había hecho planes de observarla, pero apenas pude fotografiarlas muy cerquita, minutos antes de que comenzara el mini-eclipse:

Era una linda oportunidad, porque la luna estaba en una fase muy finita. Cuando la Luna está más llena, su brillo hace difícil ver bien la estrella y fotografiarla. Igual se puede hacer, vean esta foto que mostró Dennis Oz en Cloudynights hace algunos años:

Si prestan atención, la estrella tiene una rayita hacia la izquierda, como si hubiera salido movida. Pero no: es la compañera de Antares. Hace poco contamos que Betelgeuse, la otra supergigante roja muy parecida a Antares de nuestro cielo, parece tener una compañera. Con Antares no hay dudas, es binaria. Antares B es difícil de observar, como pueden imaginarse, por el brillo de la estrella principal. Pero se la ha descripto como azul-verdosa, o directamente verde ("glittering emmerald", la describe Burnham). Como no hay estrellas verdes (las que tienen el máximo de radiación en la longitud de onda verde se ven blancas, como el Sol), generalmente se atribuye la impresión a un efecto de contraste por el color anaranjado de Antares. 

La cuestión es que las ocultaciones son la única oportunidad de ver a la compañera sola, cuando Antares está eclipsada por la Luna. De hecho, así se la descubrió, en 1819. En su descripción de la ocultación del 26 de marzo de 1856, el Rev. Dawes dice:

«The small companion appeared instantaneously at its full brightness. Its bluish green colour was very conspicuous.»

En Wikipedia hay un video del final de una ocultación de este tipo, en la que la compañera aparece antes, seguida por Antares 7 segundos después:

Lamentablemente no es un video en color, así que no podemos juzgar el efecto, y el autor no dice nada al respecto. En fin, tendremos que esperar otra oportunidad para tratar de ver el color de Antares B (hay varias el año que viene).

Antares es una supergigante roja, una estrella masiva que se acerca al final de su existencia. Es tan inmensa que, puesta en el sistema solar, llegaría más allá de la órbita de Marte. Como se encuentra relativamente cerca, es una de las pocas estrellas para las cuales se ha podido hacer una imagen de su superficie, en la que se pueden ver grandes manchas:

Esta imagen, hecha en 2017 con el Telescopio Muy Grande del Observatorio Europeo Austral, es probablemente la mejor imagen de la superficie de una estrella distinta del Sol. Pudieron hacerla combinando la luz observada con los cuatro grandes telescopios del VLT, con una técnica llamada interferometría, que es muy difícil de hacer en longitudes de onda visibles (en radio es más fácil). 

Antares se encuentra en una de las regiones más coloridas del cielo, con abundantes nebulosas de emisión y de reflexión, y estrellas de distintos colores. Mi amigo Eric González compartió hace algunos años una muy linda foto (Antares es la estrella brillante de la derecha, y debajo de ella se ve un cúmulo globular):

Los dejo con otra foto de la ocultación reciente, que hice cuando ya las nubes empezaban a ocultar la conjunción:

 

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La foto de la ocultación de Antares es de Dennis_Oz. El video es de Dave Gault (dominio público). La imagen de la superficie de Antares es de ESO/VLT. La foto de la región de Antares y Rho Oph es de Eric González, del Observatorio Félix Aguilar de la UNSJ. Las otras son mías.