sábado, 12 de octubre de 2019

La pluralidad de los mundos

En este espacio infinito hay una infinidad de mundos como el nuestro.
Giordano Bruno, De infinito universo et mondi

Siempre sospechamos que estaban ahí. La primera persona que tuvo el coraje de decirlo en voz alta fue Giordano Bruno, hace más de 400 años. Y lo quemaron en la hoguera.

A lo largo de los siglos los astrónomos fueron convenciéndose de que era así, de que tenían que existir planetas en órbita alrededor de otras estrellas. En el siglo XX, cuando terminamos de entender cómo se forman las estrellas, ya no quedaban dudas. ¡Pero una cosa es sospecharlo, y otra es saberlo! También entendimos lo difícil que sería detectarlos (y mucho más difícil observarlos). La razón es simplemente la inmensa distancia a la que se encuentran. Los suizos Michel Mayor y Didier Queloz (¡que era estudiante de doctorado!) lo hicieron por primera vez, en 1995. Esta semana se anunció que recibirán la mitad del Premio Nobel de Física 2019, por su descubrimiento de 51 Pegasi b, un "Júpiter caliente" en apretada órbita alrededor de 51 Peg, que obligó a repensar cómo evolucionan los sistemas planetarios a partir de su formación. Hoy conocemos miles, ¡miles! de planetas alrededor de otras estrellas como el Sol.

Me sorprendió el anuncio. Por un lado estaba el Event Horizon Telescope, que logró la primera imagen directa de un agujero negro. Si bien el anuncio fue de abril de este año, ya fuera de la competencia para el 2019, como las mediciones se hicieron a lo largo de los últimos dos años me quedaba una duda de si se lo darían. Por otro lado, con el auge del entrelazamiento cuántico, que está empezando a convertirse en una tecnología, sería hora que le den el premio a uno de los pioneros experimentales del área, por ejemplo Alain Aspect (que ya tiene más de 70 años). No cualquiera tiene un experimento crucial que demuestra que "Einstein estaba equivocado" ;).

Así que me sorprendió el premio al descubrimiento del primer planeta alrededor de otra estrella. Definitivamente se lo merecen, su técnica es extraordinaria, capaz de medir el tenue bamboleo de una estrella debido a la presencia de un planeta en órbita, una velocidad del orden del metro por segundo (la velocidad de un peatón) a cientos de años luz de distancia.

Por otro lado, es una cuestión que se enmarca en una de las grandes preguntas de la humanidad: ¿estamos solos en el universo? La técnica de la velocidad radial está basada en la espectroscopía de alta resolución, y el propio Mayor participó en la primera observación espectroscópica de la luz reflejada por las nubes de "su" planeta, en 2015. La otra técnica que existe hoy en día para detectar exoplanetas consiste en observar los mini-eclipses (tránsitos, les decimos) que se producen cuando un planeta pasa delante de su estrella. No son impresionantes como los eclipses totales de Sol que tuvimos este año y volveremos a tener en el 2020 en Argentina, pero son detectables con los instrumentos increíblemente sensibles que existen hoy en día. En noviembre tendremos un tránsito de Mercurio delante del Sol: cuando lo observes, y te parezca una cosita de nada, pensá que nuestros telescopios serían capaces de detectarlo a 300 años luz de distancia. La nueva generación de telescopios gigantes, tanto en la Tierra como en el espacio, permitirá analizar la química de las atmósferas de los exoplanetas durante estos tránsitos. Esto permitirá detectar, eventualmente, la presencia de gases que delaten la existencia de vida. Como el oxígeno en la atmósfera de la Tierra, que sólo existe porque las plantas lo producen permanentemente. Es probable que en no más de 20 años tengamos una respuesta. ¡Qué fantástico!



La otra mitad del Premio Nobel de Física 2019 fue para Jim Peebles, cosmólogo. También merecidísimo, lo que se diría un premio a la trayectoria más que a un trabajo en particular. Tal vez me ocupe en otra oportunidad.

sábado, 5 de octubre de 2019

La estrella más rara

La estrella de Boyajian (a veces llamada "estrella de Tabby", ver la nota al pie) es una de las más raras del cielo. Tanto que Tabetha Boyajian, la astrónoma que se hizo cargo de ella tras su descubrimiento, publicó su primer análisis con el título: Planet Hunters IX. KIC 8462852 – where's the flux?, donde las iniciales de la pregunta, WTF, muestran claramente su perplejidad.


El título también muestra la prosaica designación de catálogo de la estrella, donde las iniciales KIC delatan que se trata de una de las estrellas observadas por el telescopio espacial Kepler, que durante años observó sin pausa, con la paciencia de los robots, unas 100 mil estrellas en la constelación del Cisne buscando planetas que las eclipsaran. Por supuesto, visto de tan lejos un planeta jamás oculta completamente a su estrella como nuestra Luna eclipsa el Sol. Después de todo, los mini-eclipses que producen los planetas Venus y Mercurio cuando transitan delante del disco solar apenas le restan una fracción muy pequeñita de luz.

Imaginen eso, pero visto desde decenas o cientos de años luz de distancia. Aunque parezca mentira, la sensibilidad de Kepler era tal que podría haber detectado un tránsito de Venus desde 300 años luz de distancia. Resulta que un planeta pasando delante de una estrella produce una bajada de brillo con una forma muy característica (como la de la imagen de aquí al lado). La reducción del brillo de estos tránsitos planetarios es además muy pequeña, un pocito de pocas milimagnitudes. Así se descubrieron y caracterizaron miles, miles de planetas alrededor de otras estrellas. Pero esta es la más rara. En lugar de un característico tránsito planetario, el 5 de marzo de 2011 la estrella de Boyajian hizo esto:El brillo (el flujo dicen los astrónomos, de ahí el título del paper) está graficado aquí en función de tiempo, a partir del valor 1 normal. Miren el eje vertical: la bajada llega a 0.85. ¡La estrella perdió brevemente el 15% de su brillo! Las estrellas no hacen esto por sí solas, y si fuera un planeta sería de un tamaño monstruoso.

Pero esto no es todo. Pasaron un par de años, y el 28 de febrero de 2013 la estrellita hizo esto:

Ah, bueno. ¿Qué está pasando acá? ¿Como hace una estrella para perder el 20% de su brillo? Mientras nos rascamos la cabeza con perplejidad, el 17 de abril de 2013...

Y así por el estilo. La estrella no se queda quieta. Kepler ya no está entre nosotros, pero el misterio es tan irresistible que su observación continúa (sí: les ponen nombres a los eclipses):
¿WTF pasa con esta estrella? La verdad que no lo sabemos. Pero ojo: cuando los científicos dicen que no saben algo, no significa que no tengan una explicación. ¡Significa que tienen muchas! Sólo que no saben cuál es la correcta... Las explicaciones de la rara estrella de Boyajian no tardaron en aparecer. Descartados los planetas eclipsándola y fluctuaciones intrínsecas (hay estrellas de brillo variable, pero obedecen a estereotipos relativamente conocidos) había piedra libre para proponer ideas locas alrededor de la estrella... un sistema planetario en formación, una nube de cometas, un anillo de polvo (¿como en la estrella de Struve?), un sistema de "planetas chocadores", un planeta devorado por la estrella, un planeta muy grande con unos anillos enormes, un planeta gigante, con anillos y enjambres de troyanos, una variación intrínseca en la fotósfera de la estrella, una luna huérfana evaporándose... ¡hasta una megaestructura artificial alrededor de la estrella! (posta).

La respuesta, por supuesto, no vendrá de los deseos del History Channel de descubrir una civilización extraterrestre, sino del análisis cuidadoso de los datos. Los estudios más recientes son particularmente significativos en este sentido: los eclipses tienen un color. Es decir, sea lo que sea que se interpone entre la estrella y nosotros, no absorbe la luz por igual en todas las longitudes de onda. Absorbe más el azul que el rojo. Difícilmente sea un objeto macizo y opaco tipo esfera de Dyson. Los lectores atentos podrán señalar que absorber más el azul que el rojo es precisamente lo que hace el polvo, como hemos contado más de una vez. Según Boyajian, la absorción es compatible con un polvo muy muy fino, con partículas de menos de un micrón. Tan fino que la propia radiación de la estrella tendría que disiparlo rápidamente, así que algún mecanismo tiene que reponerlo. El enrojecimiento, hay que decir, podría ser también resultado de un enfriamiento de la fotósfera, particularmente si se observara en alguno de los eventos más profundos, los del 20% observados por Kepler y que no han vuelto a repetirse. Habrá que esperar.

Tabby sigue observando su estrella. Si te intriga lo que vaya a descubrirse en este raro eclipse, hacé como yo y seguila en Twitter, donde la encontrarás como @tsboyajian. También recomiendo su charla TED y su blog: wherestheflux.com.

Addendum: Cuando esta nota estaba ya escrita, me enteré a través de Phil Plaitt que se había descubierto una estrella todavía más rara, HD 139139, y un survey preliminar que había encontrado ¡21 más! Chan.


Las estrellas notables se designan con el apellido del astrónomo correspondiente, y no con el apodo del nombre. A pesar de que a menudo se refiere a esta estrella como "estrella de Tabby" (yo lo he hecho en el pasado, y en esta nota acabo de corregirlo), es una práctica incorrecta y casi imperceptiblemente sexista. La propia Dra. Boyajian se refiere a su estrella como la "estrella de Boyajian", así que así lo haré de ahora en adelante. Agradezco a Phil Plaitt que me lo hizo notar en su newsletter recientemente, y a mi amiga y colega Fabiana Laguna, con quien lo discutí. Tienen razón.

La imagen de las observaciones recientes es de: T Boyajian et al. (2018) The first post-Kepler brightness dips of KIC 8462852, The Astrophysical Journal Letters. Las otras son de Kepler (ESA).

El meme del tipo de Alienígenas Ancestrales lo generé yo.

sábado, 28 de septiembre de 2019

Polvo en el viento (solar)

Dust in the wind...
All we are is dust in the wind.
Kerry Livgren, Kansas

El domingo pasado, pocas horas antes del equinoccio, me acerqué a playa Los Troncos para fotografiar la Vía Láctea sobre el cerro Capilla, que es una de mis tomas favoritas del año. Fue una noche excepcional, finalmente despejada tras meses y meses de cielo nublado. La eterna jet stream, que durante el invierno parece clavada sobre Bariloche, estaba interrumpida y las estrella no titilaban. ¡Sin luna, además! Me acomodé e hice unas fotos de prueba. Salieron casi como las había imaginado. Casi, porque había una luz inesperada detrás del cerro, un triángulo de claridad apuntando al corazón de la Galaxia, a pesar de que ya no había luz crepuscular. Levanté la vista de la pantallita de la cámara y allí estaba el fantasmal resplandor. Me sorprendió, aunque sabía exactamente de qué se trataba. De hecho, hace rato venía soñando con fotografiar esta delicada banda de luz, que sólo puede observarse desde sitios bien oscuros. Me ayudó el equinoccio: es más fácil verla al comienzo de la noche alrededor del equinoccio de primavera, o antes del amanecer cerca del equinoccio de otoño. En estas fechas la eclíptica se yergue más paradita sobre el horizonte y esta luz, que se extiende sobre ella, se distingue mejor al alzarse sobre el cielo turbio del horizonte. Se llama luz zodiacal, porque recorre la región de las constelaciones del zodíaco. Aquí la vemos desde Libra hasta Escorpio.

Desde un sitio bien oscuro (como el Observatorio Paranal, donde se tomó esta extraordinaria foto de horizonte a horizonte) se la puede ver cruzando el cielo:


¿Qué es esta luz zodiacal? Es luz solar reflejada por una infinidad de granos de polvo, que pueblan el plano de la eclíptica en todo el sistema solar. Los más grandes, cuando la Tierra se los lleva por delante, producen estrellas fugaces en el cielo nocturno. Su origen, su dinámica, su interacción con el viento y la corona solar, su presencia en otros sistemas planetarios, son en buena parte desconocidos. Poca gente se ha dedicado a estudiar esta nube de polvo zodiacal. Pero a uno de ellos seguramente lo conocen, porque es muy famoso: Brian May, guitarrista de Queen, la estudió durante años en la década del '70, hasta que sus obligaciones de músico profesional lo llevaron a abandonar la astrofísica. Cuarenta años después (con una voluntad envidiable) retomó sus investigaciones, completó su tesis y obtuvo su título de Doctor en Filosofía del Imperial College de Londres. Lo ayudó el hecho de que muy poca gente se dedica a este tema, ¡de manera que en 40 años había habido muy poco progreso, y su trabajo de campo todavía era útil! Su tesis puede descargarse libremente en la web, y tiene una interesante introducción que puede leerse sin mayores conocimientos técnicos.

En la foto de horizonte a horizonte se nota que hay un parche de luz más denso (en medio de la mitad izquierda). Se llama gegenschein (pronunciado guéguenshain), y se lo encuentra en la posición exactamente opuesta al Sol. Es el polvo que vemos iluminado de frente, sin sombritas laterales que lo eclipsen parcialmente, así que lo vemos más brillante. Es un fenómeno de retrorreflexión, como otros que ya hemos comentado aquí. Para fotografiarlo hay que buscarlo a la medianoche solar local, mirando hacia el norte (en el hemisferio sur). El domingo no estaba bien ubicado, así que tendré que intentarlo desde otro lugar.

Para terminar, una de las panorámicas que fui a hacer a Los Troncos, que salió bien linda, con luz zodiacal de yapa.



La foto de la luz zodiacal desde Paranal es de ESO/P. Horálek. La tapa de la tesis doctoral de Brian May es de Brian May. Las otras son mías. El epígrafe de la canción de Kansas también lo usa May en su tesis.

sábado, 21 de septiembre de 2019

Vindicación de Elcano, o Pigafetta en Plutón

Tenía guardada esta foto extraordinaria:


Es un paisaje que parece familiar, como si fuera una foto de la Tierra tomada desde un vuelo a gran altura. Pero no es la Tierra, es Plutón. Es una foto tomada por el robot New Horizons cuando exploró el lejanísimo mundo en 2015. Vemos capas de vapores en la atmósfera, que es probablemente lo más parecido a la Tierra: nitrógeno (pero sin el oxígeno). Por lo demás, la llanura es un glaciar de nitrógeno, las montañas son de agua, las dunas de metano y el paisaje está cubierto de una nieve de hidrocarburos y otras moléculas orgánicas que reíte de Vaca Muerta.

Recuperé esta foto porque recientemente la Unión Astronómica Internacional aprobó una nueva tanda de nombres de accidentes geográficos plutónicos, de acuerdo a los lineamientos propuestos por el equipo de New Horizons. Me resultaron particularmente interesantes dos de ellos: los Montes Elcano y Pigafetta. Creo que pude identificarlos en esta versión completa del panorama. Descárguenla para verla bien, porque está súper apachurrada acá en el blog:


¿Qué tienen que ver con Plutón, Elcano y Pigafetta? Una de las categorías de la toponimia plutónica honra a "pioneros que cruzaron nuevos horizontes en la exploración de la tierra, el mar y el cielo." Sebastián Elcano y Antonio Pigafetta se hicieron a la mar el 20 de septiembre de 1519 (¡ayer se cumplieron 500 años!), integrando la expedición de Hernando de Magallanes. Ambos regresaron a Europa tres años más tarde, tras haber dado por primera vez la vuelta al planeta. Elcano al mando de lo (poco) que quedaba, en material y tripulación, del equipo original. Y Pigafetta, un gentilhombre italiano, fue el cronista de la expedición. Magallanes se quedó con toda la fama, pero no completó el periplo: se hizo matar tontamente en una batalla en Filipinas.

Pigafetta, leal a Magallanes y peleado con el capitán Elcano, apenas regresado distribuyó copias de sus notas, que luego publicó como Relazione del primo viaggio intorno al mondo. A él debemos la primera observación de las únicas galaxias (fuera de la Vía Láctea) que podemos ver claramente a simple vista, las Nubes de Magallanes (¿no deberían ser de Pigafetta?). Así lo relata:
No está el Polo Antártico tan estrellado como el Ártico. Vense muchas estrellas menudas agrupadas,  que  forman  dos  nebulosas  no  muy  distantes  entre  sí  ni  tampoco  con  demasiado resplandor. En el espacio entre ambas surgen dos estrellas mayores, tampoco de gran brillo y muy quietas. Nuestra brújula se desviaba siempre con aquella proximidad del Polo Antártico [...] En  estas  singladuras  percibimos  una  cruz  de  cinco  estrellas  radiantes  en  dirección poniente y dispuestas con gran simetría.

Es acertadísimo que el polo sur celeste carece de estrellas brillantes, lo cual complica un poco la puesta en estación de nuestros telescopios. Por otro lado, la verdad que no sé a qué dos estrellas se refiere Pigafetta entre ambas nubes. Gamma Hydrae, una estrella de tercera magnitud, es la única que llama la atención allí. Y me pregunto también cuál habrá sido la "croce de cinque stelle lucidissime" que describe al final del párrafo, sin mencionar a ninguna por nombre propio. Hice una simulación en Stellarium (el relato corresponde a la entrada en el océano Pacífico), y así lo vieron desde las naos:


Fomalhaut es una estrella de primera magnitud, con declinación austral pero conocida y visible desde el norte. Achernar, en cambio, es bastante más austral, y si bien era visible en tiempos antiguos, no era así en el Renacimiento. Ambas son estrellas muy brillantes y se destacan por estar en regiones con estrellas muy tenues. Alnair es de segunda magnitud, y Tiaki por ahí anda, ambas de la Grulla. Peacock es Alpha Pavonis, también de segunda magnitud, es una de las estrellas del Apollo. ¿Serían éstas las cinco? No forman una cruz. ¿Habrán confundido a Saturno con una estrella? Saturno estaba a menor altura, completando una cruz con las anteriores. Es medio raro que un navegante confunda un planeta con una estrella, y Pigafetta era además un astrónomo y cartógrafo experimentado. No sé.

Faltan aprobar los nombres de numerosos accidentes geográficos de Plutón y Caronte, entre ellos todos los de la mitología moderna. Espero que no se hagan los osos, y se pueda viajar de Balrog a Chtulhu, o caminar simplemente hasta Mordor, en los mundos más geek del sistema solar.


Las fotos son de NASA/Johns Hopkins/JPL/New Horizons. El mapa es de NASA/Johns Hopkins/Southwest Research Institute/Ross Beyer.

Tenzing y Hillary, cerros que también señalé en la foto, fueron los primeros en alcanzar la cima del Everest. (El cerro Tenzing fue bautizado Norgay por el equipo de New Horizons, pero es la misma persona, Tenzing Norgay.) El monte Wright se llama así por los hermanos Wilbur y Orville, que inventaron el avión; tiene una gran depresión en su centro, y es probablemente un criovolcán. La pampa del Sputnik aparecía como altiplano (planum) en los primeros mapas, pero se descubrió que es más baja que las cordilleras que la circundan y finalmente se la clasificó como llanura, planitia.