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.

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.
 

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.

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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.

Mientras el Balseiro duerme

Durante la luna nueva de enero me pasé dos noches haciendo fotos en el campus del Instituto Balseiro y Centro Atómico Bariloche. Durante la primera hice fotos de los edificios con el cielo nocturno, aprovechando que en algunas partes (¡cada vez menos!) del enorme predio todavía hay pocas luces. El nuevo edificio de Ingeniería en Telecomunicaciones, todavía en obra, resultó uno de los mejores lugares. Hice esta foto con la Vía Láctea austral de fondo.

La Gran Nebulosa de Carina, el Saco de Carbón, la Cruz del Sur y los Punteros apenas empezaban a elevarse en medio del verano. Es una de las mejores regiones del cielo, y a partir del otoño está magníficamente posicionada en el cielo para observarla desde nuestras latitudes. (Foto única de 10s a F/2.2 ISO3200, F14 con el Tokina 14-20 F/2.)

Lo que sí estaba bien alto en el cielo de verano eran las Nubes de Magallanes, las estupendas galaxias satélites de la Vía Láctea. Tuve que ponerme a ras del suelo para hacer esta foto de las Nubes, Mayor y Menor, sobre el frente histórico del Laboratorio de Bajas Temperaturas. Con su frente de ladrillos, es un raro edificio del Centro Atómico. Bajas Temperaturas está de aquí hacia la derecha. Justo detrás de estos ventanales está también el Laboratorio de Fotónica y Optoelectrónica, y a la izquierda la Gerencia de Física. Era medianoche. Me pregunto si habría algún estudiante de doctorado dormitando junto a su experimento.

Me pasé varias horas recorriendo edificios para fotografiar, y voy a seguir haciéndolo en otras épocas del año para tener distintos cielos. Ya volverán a aparecer por aquí.

La noche siguiente me instalé junto a la obra de Telecomunicaciones (el de la primera foto), que es uno de los sitios más oscuros (¡por ahora!), para hacer fotos del cielo profundo. Usé el tele Canon de 100 mm F/2, stoppeado a 2.8, con la cámara en la monturita motorizada SkyTracker bien alineada con el polo sur celeste (valiéndome de σ Octantis). Y como las Nubes de Magallanes estaban tan altas era inevitable hacer esta foto:

Son 65 exposiciones de 15 segundos. Foco perfecto logrado con una máscara de Bahtinov tallada en la tapa de un tarro de Nescafé que entra justo en el frente del lente. El apilado está hecho en Sequator, un nuevo programa extremadamente bueno y fácil de usar, capaz incluso de apilar astrofotos con paisaje.

Volviendo a la Nube, salió bastante bien. El color naranja del cielo suburbano está eliminado en postprocesamiento, así como unos halos rojos que me hace el 100 mm cuando está perfectamente en foco. Me gusta la cantidad de detalles que se ven en los muchos cúmulos estelares que adornan la periferia de esta galaxia, especialmente la región de 30 Doradus, donde está la extraordinaria Nebulosa Tarántula. En la imagen a resolución completa encontré cosas muy interesantes. Éste es un detalle que se encuentra justo a la izquierda (el Este) del extremo de la barra de la galaxia:

Señalé algunos de los objetos interesantes que participan en la vertiginosa profundidad de campo de este tipo de imágenes. Para empezar, arriba a la izquierda hay una estrella brillante, Nu (ν) Dor (mag 5), que está a 300 años luz de nosotros, por supuesto en nuestra propia galaxia. En el extremo derecho vemos una de las abundantes regiones de intensa formación estelar de la Nube: NGC 2122, cúmulo con nebulosidad. Arriba, NGC 2157 parece una estrella pero es un cúmulo jóven en la Nube, sin nebulosidad (100 millones de años de edad). Más interesante aún es NGC 2210, nada menos que un cúmulo globular de nuestra galaxia vecina. En la foto, haciendo un buen zoom, se aprecia su carácter. Lo mismo ocurre con un cúmulo anónimo (que luego identifiqué como Hodge 11).

Todos estos objetos se encuentran a 160 mil años luz de nosotros, en la Nube de Magallanes. Pero de golpe, en medio de la maraña de estrellas, ¡en el centro de la imagen identificamos galaxias aún más lejanas! Hay un par, NGC 2187, muy juntitas pero sin signos de estar en interacción, a 182 millones de años luz. Y otra, NGC 2150, un poco más lejana. Las encontré a ojo, porque son claramente galaxias, y las identifiqué sin problema en Cartes du Ciel. Ver galaxias a través de otra galaxia (porque aquí estamos viendo a través de los suburbios de la Nube) es no sólo fascinante, sino también muy interesante para los astrónomos porque permite estudiar el polvo y el gas fríos e invisibles que pueblan el espacio entre las estrellas.

Finalmente, cerca de mi presunto cúmulo globular anónimo, Cartes me mostró que había otra galaxia colada, mucho más tenue (no tiene nomenclatura NGC, sino que está en el catálogo más completo PGC, de fines del siglo XX). No está calculada su distancia, pero puede consultarse su redshift, z  = 0.038. Convertido prima facie a distancia cosmológica son 500 millones de años luz. Reguau. Esos fotones iniciaron su largo camino cuando recién aparecía la vida multicelular en la Tierra, a comienzos del Cámbrico.

¡Habrá más fotos de esta sesión!