La distancia a Plutón

Tras el descubrimiento de Neptuno en 1846, los astrónomos lo observaron meticulosamente para caracterizar su órbita. Con el correr de los años, resultó que Neptuno permitía explicar casi por completo el movimiento de Urano, precisamente como había señalado Le Verrier. Casi, pero no del todo. Así que se empezó a conjeturar la existencia de un planeta más. ¿Por qué no? Si Urano, Neptuno y cientos de asteroides habían sido descubiertos en tiempos modernos, ¿por qué no un planeta más? Empezaron a llamarlo Planeta X, el planeta incógnita. Unos cuantos astrónomos calcularon su órbita para que perturbara a Urano lo que se necesitaba. Entre ellos, un empresario millonario y astrónomo aficionado, llamado Percival Lowell. Con una fortuna asegurada, Lowell fundó un gran observatorio en Arizona y se dedicó a la astronomía a tiempo completo. Sus principales intereses fueron el estudio de Marte y sus supuestos canales, y el Planeta X. Murió tempranamente, en 1916, pero su programa de búsqueda del planeta desconocido siguió su curso, y 14 años más tarde Clyde Tombaugh, en el Observatorio Lowell, escudriñando el cielo con un astrógrafo especialmente diseñado para el caso, cerca de donde Lowell había señalado, descubrió Plutón. 

 

Cuando visité el Observatorio Lowell hace años, en una de las salas tenían el aparato que había usado Tombaugh: un comparador, que permitía alternar entre dos placas fotográficas de la misma región del cielo, separadas por algunos días, para ver si algún objeto se había movido con respecto a las estrellas. Las placas eran gigantes, de vidrio, en negativo, y estaban montadas en el comparador. Mirando por un microscopio descubrí Plutón. La imagen de arriba muestra el puntito que salta de una imagen a la otra. Desde ese día, siempre quise repetirlo: fotografiar a Plutón y verlo moverse en el cielo. Finalmente lo hice, hace algunos días, con mi propio astrógrafo, de un diseño tan distinto al de Tombaugh que lo habría maravillado. Pero el resultado es el mismo:

¿Alcanzan a ver el puntito brillante que se mueve entre las dos imágenes? Lo señalé con una rayita, pero es muy difícil verlo sin hacer un zoom considerable, equivalente al miscroscopio que usaba Tombaugh para escudriñar sus fotos de vidrio. Aquí muestro un recorte:

Calibrando adecuadamente las imágenes es posible medir el desplazamiento en coordenadas celestes. Entre la noche del 5 y la del 6 de septiembre, Plutón se desplazó 56.71 segundos de arco, apenas menos de un minuto de arco. Es un desplazamiento pequeñísimo (2.5 segundos por hora). Los asteroides que se encuentran entre Marte y Júpiter se mueven 5 o 6 veces más rápido. Esto delata que es un objeto lejanísimo, que de acuerdo a las leyes de Kepler se mueve muy lento en su órbita, de manera que en un día la abrumadora mayoría del desplazamiento que vemos no es por el movimiento orbital de Plutón, sino porque la Tierra avanzó en su órbita. ¡Lo que vemos es el movimiento de la Tierra!

Como se ve en el diagrama, se puede usar el desplazamiento de la Tierra y el ángulo medido para calcular, trigonométricamente, la distancia a Plutón. El desplazamiento de la Tierra es sencillo, porque la órbita es casi circular y conocemos su radio (después de todo, lo medí). Así que en un día es el perímetro dividido 365. El diagrama de arriba lo hice con Plutón en oposición (directamente opuesto al Sol). En tal caso, el cálculo es particularmente sencillo, y me da unas 31 unidades astronómicas. Pero cuando hice las fotos el ángulo entre Plutón y el Sol era 141 grados. Esto se puede tener en cuenta en un cálculo mínimamente más complicado, y me da:

medido: 34.72 u.a.

exacto: 34.82 u.a.

"Exacto" quiere decir calculado con las efemérides DE440, el sistema estándar actual, que permite aterrizar un robot en otro planeta con precisión de metros. Así que mi medición tiene un error del 0.28%. ¡Sorprendente! Aquí está la imagen del primer día, con un par de anotaciones adicionales, incluyendo dos estrellitas de referencia. Una de ellas es muy parecida a Plutón, y su magnitud es 14.5, tal como esperaba observar para el lejano planeta.

Cuando se descubrió Plutón, las estimaciones iniciales arrojaron que tenía una masa similar a la Tierra. Era lo que Lowell había supuesto para que produjera la perturbaciones residuales en Urano. Recién en 1978 se descubrió que Plutón tenía un satélite, Caronte, con una órbita de 6 días. Eso permitió calcular su masa, y resultó que tenía menos del 1% de la masa terrestre, que es insuficiente para producir la perturbación que Lowell pretendía. ¿Entonces? ¿Habría otro planeta más? No es necesario. Las irregularidades residuales de la órbita de Urano se debían a que la masa de los planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno no se conocían con suficiente precisión. Los sobrevuelos de la Voyager 2, en la década siguiente, permitieron "pesar" los planetas con gran precisión, y las irregularidades desaparecieron. Así que la predicción de Lowell puso a Plutón en el lugar correcto de casualidad. Qué se le va a hacer.

Plutón forma parte de un enjambre similar al de los asteroides, pero más allá de la órbita de Neptuno. Fue el primero de ellos en ser descubierto porque es el más brillante, pero no es siquiera el más masivo. Todavía hay astrónomos que creen que podría haber otro planeta "pesadito" mucho más lejano, capaz de explicar no ya las irregularidades, sino las coincidencias orbitales de varios objetos de este cinturón de objetos transneptunianos. Si realmente existe, será descubierto por el telescopio Rubin en los próximos años. Si pasan 10 años y no aparece, a otra cosa mariposa.

 

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Si te costó encontrar a Plutón en mi animación, aquí está en negativo, que es más fácil:

Estuve revisando documentos históricos, y el más encantador es este, un telegrama de felicitaciones para Tombaugh:

Este es raro, porque el nombre de la niña que sugirió el nombre es Venetia Burney, no Vebtia Nurney. Parece que algunos puntos y rayas se perdieron en el cable transatlántico:

Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre las estrellas

He aquí una nueva entrega de Doce cosas, que viene a acompañar a las Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre el Big Bang, las Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre el Sol y las Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre las constelaciones. Va a haber algunas parecidas al Sol, porque el Sol es una estrella, pero igual sirven para repasar.

1. A simple vista se pueden ver unas 10 mil estrellas, pero no todas a la vez ni desde cualquier lugar de la Tierra.  La cantidad que se pueden ver desde cada punto del planeta depende de la latitud. Desde cada polo se pueden ver la mitad de las 10 mil, cualquier noche del año. Desde el ecuador se pueden ver todas las 10 mil, pero naturalmente no a la vez (porque sólo la mitad del cielo está sobre el horizonte), sino gradualmente a lo largo del año. Desde Bariloche, a 41 grados de latitud, se pueden ver el 87% de las estrellas del cielo (a lo largo del año). Al transcurrir la noche la Tierra gira, cambia la vista, y durante una larga noche de invierno, desde Bariloche, se alcanzan a ver una buena parte de todas las que están a nuestro alcance. En una noche de verano, mucho más corta, se pueden ver bastante menos. Por supuesto, las estrellas no están distribuidas uniformemente, así que el cálculo es aproximado. Además, desde las ciudades se ven bastante menos estrellas que desde el campo (o durante un corte de luz). Desde una ciudad mediana, el 10000 se reduce a unas 500 apenas. Desde el centro de una gran ciudad, a 100 o menos.

2. Las estrellas brillan porque están calientes, tal como los carbones del asado o los alambres del tostador eléctrico. El calor del Sol lo sentimos en el rostro los días de verano, y en cambio a las estrellas no las sentimos calientes. Pero eso es sólo porque están muy lejos. En sus colores, y no en la intensidad de su luz, está codificada su temperatura: desde un par de miles hasta decenas de miles de grados.  

3. Las estrellas no son eternas. La fuente de su calor es la radiación que surge de sus centros, como resultado de reacciones nucleares que convierten elementos livianos en otros más pesados. Esos "combustibles" nucleares duran un tiempo y se agotan, así que necesariamente las estrellas mueren, o se extinguen. Algunas lo hacen de manera tranquila (como ocurrirá con el Sol), otras de manera violenta. 

4. Las estrellas más grandes y pesadas tienen centros muy calientes, por lo cual las reacciones nucleares ocurren más rápido. Así que, aunque tienen mayor cantidad de combustible nuclear, lo agotan más rapidamente y sus vidas son más cortas que las de las estrellas más livianas. Una estrella como Alnilam (la del medio de las Tres Marías), que pesa casi 30 veces más que el Sol, vive unos 6 millones de años. El Sol, en cambio, vivirá 10 mil millones de años, más de 1500 veces más.

5. Las estrellas más livianas, en cambio, queman su combustible nuclear a un ritmo tan tranquilo que viven incluso más que el Sol. Algunas de ellas son tan antiguas como la Vía Láctea, y andá a saber cuánta cuerda les queda todavía. Se conoce una que tiene 13500 millones de años, una estrellita de morondanga de 14% de la masa solar; su hidrógeno le va a durar un millón de millones de años, quizás más. A pesar de ser tan vieja, es todavía un bebé.

6. La inmensa mayoría de las estrellas son más pequeñas y más livianas que el Sol. El Sol no es una "estrella típica", como se dice a veces. El 95% de las estrellas de la galaxia son más pequeñas que el Sol.

7. Durante la abrumadora mayoría de sus vidas, las estrellas convierten hidrógeno en helio. Pero incluso la enorme temperatura en sus centros es insuficiente para producir la reacción de fusión de dos núcleos de hidrógeno. Como son dos cargas positivas, se repelen, y la temperatura no les da suficiente energía para acercarse lo necesario para que actúen las fuerzas nucleares. La reacción se produce por "efecto túnel", que es un fenómeno cuántico que permite penetrar una barrera repulsiva incluso sin tener la energía suficiente. Es como atravesar una pared sin romperla, o pasar a través de la gente como el fantasma de Canterville. Este descubrimiento crucial lo realizó George Gamow en 1928. Esa noche salió con su novia. Sentados en el banco de una plaza pensaba cómo contárselo. Entonces la novia dijo algo así: “¡Ay, George, mirá qué lindo cómo brillan las estrellas!”. Gamow vio la oportunidad y replicó: “Sí, y esta noche, en todo el mundo, ¡yo soy el único que sabe cómo brillan! ¿Te cuento?” Se casaron y fueron felices, y se escaparon de la Unión Soviética (tras dos intentos frustrados ¡en kayak!). La próxima vez que sientas el calorcito del Sol en la piel, pensá que se lo debés a un fantasma cuántico.

8. La fusión de cuatro núcleos de hidrógeno produce un núcleo de helio (de una manera complicada, ya que son varias reacciones encadenadas), pero además produce radiación electromagnética y neutrinos. La radiación es un fotón muy energético (un rayo gamma), al cual le cuesta cientos de miles de años salir del centro de la estrella, luchando contra la materia estelar que lo desvía incesablemente, lo absorbe y lo reemite. En cada una de esas interacciones va calentando de a poquito su estrella, y lo que vemos es la luz con la que brilla la capa más superficial. Los neutrinos, en cambio, salen del centro en un santiamén, no los frena nada, y empiezan su viaje interestelar hasta que unos muy poquititos pueden ser detectados en la Tierra. Son la única fuente de información directa que tenemos de lo que ocurre en los núcleos de las estrellas.

9. Estas reacciones nucleares sólo agregan helio a la composición primordial que viene del Big Bang (esencialmente 75% hidrógeno, 25% helio). La fusión de un helio con un hidrógeno daría un elemento de masa 5, y la de dos helios, daría uno de masa 8. Pero no existe ningún elemento estable con esas masas atómicas. La existencia de todo el resto de los elementos más pesados recae en una reacción nuclear extremadamente improbable: la fusión de tres helios, dando carbono-12. Es tan improbable que esto ocurra que, cuando fue originalmente propuesta de manera teórica, se dejó en claro que necesitaba un efecto amplificador desconocido en el momento, llamado "resonancia". Una vez propuesta, fueron a medirla en experimentos de física nuclear, y allí estaba la resonancia. Como efecto secundario, el carbono se puede fusionar con otro helio, dando el oxígeno. Así que toda la biología (y la tecnología y la economía), tan arraigadas en la química del carbono y del oxígeno, deben su existencia a esa resonancia. Sin ella, el universo sería aburridísimo, lleno de estrellas de hidrógeno y helio, y planetas gaseosos sin vida. Esa reacción se llama triple alfa, que a los argentinos inmediatamente nos hace pensar en otra cosa (que, obviamente, no sería posible sin ella).

10.  Todas las estrellas pierden una parte significativa de su masa al envejecer. Las más livianas (hasta un par de masas solares) lo hacen suavemente, en forma de nebulosa planetaria. Las más pesadas pierden masa en forma de fuertes vientos estelares, y finalmente de manera explosiva, como supernovas. Tanto unas como otras dejan tras de sí residuos estelares, que se conocen informalmente como estrellas enanas blancas y estrellas de neutrones. Estrictamente, estos residuos no son estrellas, ya que no se mantienen infladas por las reacciones nucleares. Brillan porque están calientes, y se van enfriando muy lentamente. Sólo las (poquísimas) estrellas súper-pesadas, cuando explotan, producen un agujero negro, que ni siquiera es materia, sino pura geometría.

11. Casi todas las estrellas tienen planetas a su alrededor, así que hay más planetas que estrellas en la Vía Láctea. Sabemos también que alrededor del 20% de todas las estrellas similares al Sol (o sea, las tipo G y K, descartando las inmensas y las pequeñitas), tienen al menos un planeta similar a la Tierra (rocoso) en su zona de habitabilidad (donde podrían tener agua líquida en la superficie). Esto daría, en toda la Vía Láctea, miles de millones de planetas potencialmente habitables por una biología como la terrestre (ya sea puros microbios, o hasta seres pensantes). Sólo tenemos evidencia de uno solo, pero creemos que hay más, y por eso seguimos buscándolos.

12. Hemos mencionado que las estrellas mueren, pero también que nacen. Las estrellas nacen de la materia que llena el espacio interestelar, que no está vacío. Al final de sus vidas devuelven buena parte de su materia, reciclada, al medio interestelar, desde donde pasará a formar parte de nuevas generaciones de estrellas. Hay un reciclado permanente de materia en la galaxia, del cual nosotros mismos formamos parte. No sólo somos descendientes de estrellas de generaciones anteriores al Sol, sino que somos antepasados de estrellas (y planetas, lunas, ¿gentes?) de un futuro lejano.

Para referencia, aquí están las entregas de Doce cosas:

• Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre el Big Bang
• Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre el Sol
• Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre las constelaciones
• Doce cosas que (tal vez) no sabías sobre las estrellas 

 

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La ilustración del Sol junto a la enana roja Trappist-1 es de ESO. 

La imagen de Gamow y el efecto túnel la tomé de Muy Interesante, de una nota que trata precisamente sobre esto. 

La ilustración de 800 exoplanetas terrestres conocidos es de Martin Vargic. 

La imagen de la Nebulosa de Carina que reciclé para ilustrar el reciclado, es de NASA/ESA/JWST. 

El link del Fantasma de Canterville lleva a la versión grabada en vivo en Adiós Sui Generis. El sonido es bastante malo, pero vale la pena para escuchar la hermosa voz que tenía Charly cuando era joven. La versión de estudio es la de PorSuiGieco, y el sonido es buenísimo. Pero canta Gieco, no Charly.

Neptuno calculado, Neptuno observado

Esta semana se cumplen 180 años del descubrimiento de Neptuno, del que ya nos hemos ocupado en el blog. Pero la historia tiene tres patas, y hasta ahora he contado sólo dos de ellas. La primera, por supuesto, es la de Urbain Le Verrier, el astrónomo francés que "descubrió Neptuno con la punta de su pluma". La segunda fue la del pobre tipo de la historia: John Couch Adams, que llevaba décadas calculando lo mismo que Le Verrier, y vio cómo le arrebataban el descubrimiento delante de sus narices. Y la tercera es la de los astrónomos que realmente observaron Neptuno por primera vez, en el Observatorio de Berlín.

Para recapitular: en las primeras décadas del siglo XIX fue creciendo el llamado "problema de Urano". El planeta descubierto casualmente por William Herschel en 1781 no se movía como prescribían las leyes de la física. A veces se frenaba, a veces se aceleraba, y no se sabía por qué. La explicación natural era que debería haber otro planeta. Después de todo, si se había descubierto un séptimo planeta, ¿por qué no podría haber un octavo, todavía por descubrir? Tanto Couch Adams como Le Verrier se dedicaron a calcular dónde debería estar, para producir el efecto observado. Es un problema difícil, incluso hoy en día con computadoras, cuando se sigue buscando un posible noveno planeta, por el efecto que aparentemente produce en los objetos más allá de Neptuno. Ninguno de los dos tuvo suerte en conseguir que los astrónomos de sus países les hicieran caso y pusieran el ojo en el telescopio, a ver si el octavo planeta se materializaba. 

Entonces, el 18 de septiembre de 1846, Le Verrier le escribió una carta a Johann Galle, de Berlín. Galle era un joven de 34 años, que el año anterior había terminado su doctorado, y le había mandado una copia a Le Verrier (que tenía 35). Decía (en francés):

«Quisiera obtener, del observador infatigable, que tenga a bien dedicar unos momentos a examinar una región del cielo en la cual podría haber un planeta por descubrir. Es la teoría de Urano la que me ha llevado a esta conclusión. [...] Verá, Monsieur, que he demostrado que las observaciones sólo pueden explicarse por la acción de otro planeta, hasta ahora desconocido. Y, lo que es más destacable, hay sólo una posición en la eclíptica en la que puede estar este planeta perturbador. Le mando los elementos de la órbita y la posición actual, que debería mantenerse por varios meses. Su diámetro podría ser de 3 segundos de arco, un tamaño accesible para un buen telescopio.»

Galle recibió la carta el 23 de septiembre por la mañana. Revisó la posición sugerida por Le Verrier: en el límite entre Acuario y Capricornio, alcanzaba su punto más alto sobre el horizonte del sur a eso de las 22 horas. Estaba despejado en Berlín, no era necesario esperar. Galle fue a hablar con el Director del Observatorio para intentarlo ese mismo día. El mejor instrumento que tenían era un extraordinario refractor de 9 pulgadas del taller de Fraunhofer, uno de los mejores telescopios del mundo (gemelo del del Observatorio de Dorpat, cuya historia conté en Viaje a las Estrellas). ¿El director le dejaría usarlo para esto?

El Director del Observatorio era un prestigioso astrónomo de la generación anterior, Johann Encke, discípulo de Gauss. Y resulta que el 23 de septiembre era su cumpleaños, así que pensaba pasarlo con su familia. Le dijo "Dale, usá el Fraunhofer", o algo así. En la oficina de Encke estaba presente un estudiante de astronomía, un veinteañero de nombre Heinrich d'Arrest. "¿Puedo ayudar?" dijo el jovencito.

Esa noche, la noche del 23 de septiembre de 1846, Galle y d'Arrest escudriñaron el cielo en la posición indicada por Le Verrier. No había ningún disco planetario que saltara a la vista. E inmediatamente se encontraron con un problema: el atlas que usaban de referencia en el domo del observatorio tenía muy pocas estrellas. Los buenos catálogos y mapas del cielo todavía no se habían terminado de relevar. De hecho, hacía ya unos cuantos años, el gran Friedrich Bessel (ver también Viaje a las Estrellas), había recomendado a la Academia Prusiana la confección de un catálogo moderno, usando los mejores telescopios. El proyecto de Bessel dividió el cielo en 24 regiones, de una hora de ancho cada una, repartiendo el trabajo a 24 astrónomos. No resultó una buena idea, muchas manos en un plato, etcétera, y el proyecto se demoró décadas. Justo justo, en septiembre de 1846, se acababa de terminar la Hora XXI, con la región de Acuario que estaban revisando. Nadie en el mundo la tenía, pero d'Arrest se acordó de que la había visto en la oficina de Encke. ¡La había compilado Carl Bremiker, del Observatorio de Berlín! Así que d'Arrest fue a buscarla. La carta estaba completa hasta la magnitud estelar 9, perfectamente adecuada para la tarea. Así que empezaron de nuevo, Galle en el telescopio le dictaba las posiciones estelares a d'Arrest, que revisaba la Hora XXI a ver si se trataba de estrellas catalogadas. Estrella tras estrella, d'Arrest fue identificándolas en el mapa. Hasta que de pronto exclamó...

«¡Esa estrella no está en el mapa!»

¿Sería? "¿Seguro?", habrá preguntado Galle. "¿Puedo ver?", habrá preguntado d'Arrest. ¿Bailaron, se abrazaron, en la oscuridad de la noche berlinesa? Era un estrella azulada, con un diámetro de unos 3 segundos de arco. Inmediatamente le avisaron a Encke (no por teléfono, no por whatsapp, no se sabe cómo le avisaron), que se escapó de su fiesta de cumpleaños para acudir al observatorio. 

¿Sería? La única manera de asegurarse era volver a observar al día siguiente. La noche siguiente Galle y d'Arrest constataron que la estrella azul se había movido unos 4 minutos de arco. Era un disco chiquito, pero distinto de una estrella. ¡Habían descubierto un planeta, el segundo en tiempos modernos, el primero en ser identificado con el superpoder de la matemática! Inmediatamente Galle le escribió a Le Verrier la carta que le cambiaría la vida al francés:

«Monsieur, el planeta cuya posición usted ha indicado, realmente existe. El mismo día que recibí su carta encontré una estrella de octava magnitud, que no estaba inscripta en la excelente carta Hora XXI (dibujada por el Dr. Breniker). [...] La observación del día siguiente decidió que era el planeta buscado. Lo hemos comparado, M. Encke y yo, mediante el gran telescopio de Fraunhofer, con una estrella de 9a magnitud, encontrando...»

En el fragmento que traduje hay dos cosas interesantes. Primero, nótese que lo sube al carro a Encke, y no dice nada de d'Arrest. Su rol en el descubrimiento de Neptuno recién salió a la luz en 1875, después de su muerte. Por otro lado, las palabras "realmente existe" están subrayadas. El adverbio delante del verbo suena raro en francés, y de hecho Le Verrier intercambió las palabras en la preparación de su publicación en la Academia de Ciencias (el 5 de octubre): 

La imagen de abajo es el manuscrito de Le Verrier de la publicación de arriba, donde transcribe la carta de Galle corrigiendo un par de errores de conjugación verbal que cometió el alemán, y dibuja un lazo que parece intercambiar las palabras, conservando el subrayado. Pero también es posible que Galle quisiera enfatizar la importancia de la observación: el planeta realmente existe. No lo sabemos.

En la carta de la Hora XXI, de la mano de Galle, quedó anotada en lápiz la posición predicha por Le Verrier (un cuadradito), y la posición en la cual observaron a Neptuno (un circulito), a menos de un grado de distancia. Neptuno calculado, Neptuno observado. La estrella que no estaba en el mapa.

 

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BONUS TRACKS 

Las dificultades para compilar el catálogo estelar propuesto por Bessel llevaron a Argelander (su discípulo, que hizo la Hora XXII) a preparar poco después su Uranometria Nova, el último gran catálogo pre-fotográfico. Los números de las estrellas están precedidos por las letras BD (Bonner Durchmusterung, "catálogo de Bonn"), que fue complementado en el hemisferio sur hacia fines del siglo XIX por la Uranometria Argentina de Benjamin Gould (CD, Cordoba Durchmusterung).  

El planeta se llamó inicialmente "planeta de Le Verrier". El nombre "Neptuno" fue propuesto por él mismo, en su respuesta a Galle el 1 de octubre, y hacia fines de 1846 ya se lo usaba de manera generalizada. Galle había propuesto Janus. Así que las inscripciones en la carta celeste (Neptun berechnet, Neptun beobachtet) deben ser de cerca de fines de ese año.

El 18 de septiembre, Le Verrier le mandó su carta a Galle, y mandó otra a Otto Struve, que tenía el otro Fraunhofer de 9 pulgadas, en el Observatorio de Pulkovo, San Petersburgo. La carta tardó 4 días en llegar de París a Berlín, pero tardó 9 días en llegar a Pulkovo, el 29 de septiembre. Por dos días Struve no pudo observar por mal tiempo, y cuando se dispuso a hacerlo, apareció su padre (los Struve fueron una enorme famila de astrónomos) ¡con una carta de Encke avisándole del descubrimiento en Berlín! ¡Qué bronca! Dice que dijo "No me digas nada, yo también quiero descubrirlo". Y en 15 minutos lo había encontrado (sin la Hora XXI).

Aunque el rol de d'Arrest sólo fue mundialmente conocido a partir de su temprana muerte a los 52 años, era algo conocido en el mundillo astronómico. El joven codescubridor hizo una buena carrera académica. Un par de años después del descubrimiento se mudó a Lepizig a trabajar en un nuevo observatorio, fundado por Augusto Möbius (el de la cinta), donde completó su doctorado y se casó con la hija del director. Dreyer se lo quiso llevar a Estados Unidos, pero le crearon un cargo de profesor en Leipzig y se quedó, donde terminó la Hora III. Después le ofrecieron la dirección del Observatorio de Kiev, pero también la rechazó (hay que irse a Kiev, eh). Finalmente se fue de director a un observatorio en Copenhaghen, lejos pero no tan lejos como Kiev. Sus últimos trabajos, pioneros en la espectroscopía de las "nebulosas" (nuestras galaxias), ya se adentran en la nueva astronomía que asomaba a fines del siglo XIX, la que desembocaría en la astrofísica del siglo XX.

La pintura, de Carl Freydanck, muestra el Observatorio de Berlin en 1838. Fue construido para albergar el Fraunhofer de 9 pulgadas.

La foto de Johann Galle lo muestra a los 45 años (Wattenberg, CC BY). La tomé de un excelente artículo sobre estos temas: Krajnović, "That Star Is Not on the Map": The German side of the discovery, DOI: 10.48550/arXiv.2108.06305.

La foto del telescopio Fraunhofer del descubrimiento de Neptuno es de Wikimedia, usuario tm-md CC BY-SA.

Antares y sus globulitos

Las noches de invierno, en nuestras latitudes, están dominadas por la gran constelación de Escorpio, en la que se destaca la brillante Antares:

Antares es una estrella supergigante roja, y aunque no está en el top ten de las más brillantes del cielo, es una estrella que no pasa desapercibida. Es una estrella que es, por un lado, muy joven, con no más de 15 millones de años desde su formación. Por otro lado, es una estrella de edad muy, muy avanzada, cerca del final de su vida. Esta aparente paradoja se debe a que las estrellas envejecen a distinto ritmo según su masa. Una estrella como el Sol, que nació hace casi 5 mil millones de años, todavía está en la mitad de su vida. Antares, que es casi 20 veces más pesada, ya es una estrella anciana. Es, ciertamente, una estrella enorme, todavía más grande que la gigante Betelgeuse. Puesta en el sistema solar llegaría hasta más allá de la órbita de Marte.

Las estrellas pasan la mayor parte de sus vidas convirtiendo hidrógeno en helio en sus núcleos supercalientes. Pero la cantidad de hidrógeno es limitada, y en algún momento empieza a acabarse. En las estrellas más masivas el núcleo está más comprimido y más caliente, y la reacción avanza más rápido. Mientras dura el hidrógeno, la estrella se mantiene inflada, con la radiación que surge del centro equilibrando a la fuerza de gravedad, que busca comprimirla. Esta fase se llama secuencia principal, y es una franja diagonal en el gráfico de luminosidad vs. temperatura que forma el corazón de toda la astrofísica, el diagrama de Hertzsprung y Russell, que ya hemos comentado. Cuando el hidrógeno se agota, mengua la radiación y el núcleo se contrae. Al hacerlo se calienta (como se calienta cualquier cosa que se comprime), y la nueva radiación presiona sobre las capas exteriores de la estrella, que se inflan (y al inflarse se enfrían), y la estrella se convierte en gigante (o supergigante) roja, y se aleja de la secuencia principal. En el diagrama de aquí abajo, la vida de Antares está bien representada por la curva azul (15 masas solares). En una estrella como Antares, el recalentamiento del núcleo inmediatamente permite convertir helio en carbono y oxígeno, que empiezan a acumularse. 

Esta fase, de fusión de helio, es mucho más breve que la de fusión de hidrógeno. Actualmente, Antares se encuentra cerca de su final (el extremo de la derecha de la curva azul, donde hace un angulito hacia arriba y dice SGR). Probablemente estuvo 12 millones de años en la secuencia principal, y ya lleva un par de millones de años como supergigante, fusionando helio en el núcleo. Tal como ocurrió con el hidrógeno, el helio se le acabará, la energía de fusión nuevamente faltará, y el núcleo volverá a contraerse. Las estrellas muy masivas, como Antares, pueden repetir este proceso de fusión, agotamiento, contracción y nueva fusión varias veces, acumulando elementos progresivamente más pesados. Pero cada etapa es más rápida que la anterior, y el final es frenético: 

Hidrógeno en helio: varios millones de años (secuencia principal)
Helio en carbono: un par de millones de años (etapa actual de Antares, próxima a terminar)
Fusión de carbono: 1000 años
Fusión de neón: unos pocos años
Fusión del oxígeno: un añito
Fusión del sílice en hierro y níquel: ¡un día!

Una vez que el núcleo de la estrella es una bola de hierro, pesada y grande como el Sol, las reacciones nucleares se detienen por completo. La energía deja de fluir hacia afuera, y nada puede detener la compresión de la gravedad. En una fracción de segundo el núcleo colapsa, y ocurre una cantidad de procesos en rápida sucesión que hacen que la estrella explote como supernova. Es lo que pasará con Antares, dentro de no más de un millón de años (y seguramente bastante menos). Cuando esto ocurra, cambiará para simpre la familiar forma del Escorpión. Durante meses el rojo corazón del bicho será muy brillante, tan brillante como la Luna (¡visible de día!), y luego irá desapareciendo, quedando un Escorpión descorazonado.

Antares está en una región preciosa del cielo. Una foto un poco más ancha que la de arriba muestra hermosas sorpresas:

Muy, muy cerquita la acompañan dos lindos cúmulos globulares, Messier 4 y NGC 6144. Pensemos que Antares se encuentra a unos 500 años luz de nosotros, mientras que M4 está 6000 años luz más lejos, y el pequeñito NGC 6144 está todavía 25 mil años luz más allá. En la foto se alcanza a ver una niebla que llena toda la región, y que alrededor de la estrella lleva el nombre vdB 107. Es una nebulosa de gas y polvo, como tantas otras que hemos descripto en el blog. Pero en lugar de brillar por fluorescencia (típicamente en color rojo de hidrógeno), ésta se ve naranja, como la misma Antares. Sus fotones no tienen suficiente energía para hacer fluorescer el hidrógeno, y los vemos simplemente reflejados con el mismo color de su fuente. Es una nebulosa muy tenue, tengo que hacer una exposición más larga para que se vea mejor. Pero será después de las interminables tempestades que se abaten en estos meses sobre Bariloche. Si exagero la luz se ve mejor, sobre todo para los que leen el blog en el celu (algo que nunca es recomendable):

Abajo a la derecha se asoma la estrella i Scorpii, también embebida en su propia nebulosa de reflexión (como la estrella es azul, refleja luz azul). 

Messier 4 es un cúmulo notable:

Tiene una línea de estrellas todas de la misma magnitud que lo atraviesa casi justo por el medio. Es algo que se ve bien tanto en fotos como con el ojo en el ocular. A 6000 años luz, es el cúmulo globular más cercano al sistema solar. Es tan viejo como la Galaxia, y seguramente fue mucho más grande en el pasado. Su órbita, que lo hace atravesar una y otra vez el disco de la Vía Láctea, lo fue erosionando. El movimiento de las estrellas en su centro parece indicar que tiene un agujero negro de gran masa, como si fuera una mini-galaxia. Es algo que también sospechamos de otros globulares, como Omega Centauri.

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Las fotos son mías, pero se las presto.