Esa otra daga

Comparto una foto que tomé desde el balcón de casa. Es una de las joyas del cielo de verano: la Daga de Orión. Para quienes no la conozcan, es un grupito de estrellas que, desde el hemisferio sur, se extiende hacia arriba (hacia el Sur) de la estrella central de las Tres Marías, que forman el Cinturón de Orión el Cazador. Desde el hemisferio norte, claro, se ve la Daga que pende del Cinturón.

A simple vista la Daga se ve como un grupito de tres estrellas, tal vez alguna más si uno tiene buena vista. La estrella central, si el cielo es oscuro, se ve claramente como esfumada. Se trata, por supuesto, de la famosa Gran Nebulosa de Orión, una de las favoritas de los aficionados a la astronomía.

La Gran Nebulosa es tan impresionante que relega a la ignorancia los muchos objetos interesantes de su notable entorno. Si estuvieran en otras partes del cielo cualquiera de ellos sería famoso en sí mismo. Así que vale la pena verlos todos juntos en una foto como ésta.

La imagen abarca 2 grados y medio a lo ancho, así que para fotografiarla se necesita un telescopio muy generoso o un teleobjetivo. Yo la tomé con un tele de 100 mm. Hice 4 exposiciones, de 20, 10, 5 y 2 segundos respectivamente, para intentar capturar el enorme rango dinámico de la región, que tiene objetos muy brillantes y otros muy tenues. Las combiné a mano y a ojo para lograr un equilibrio de luces.

La Gran Nebulosa, estoy seguro de que todos la saben reconocer, es el objeto central  (Messier 42, o simplemente M42 si uno es canchero). Brilla por fluorescencia producida fundamentalmente por la extraordinaria estrella múltiple que está en su centro, el Trapecio (Theta 1 Orionis), que se merece una nota aparte. Vale la pena una versión anotada:

Casi todos los objetos que vemos en esta imagen están más o menos a la misma distancia de nosotros, entre 1300 y 1600 años luz, así que están relativamente cerca unos de otros. Forman parte de una inmensa región de formación estelar, muy joven y activa, llamada Orión OB1. En realidad, casi todas las estrellas brillantes de la constelación de Orión forman parte de esta asociación, que tiene varias partes de diversas edades que van desde los 10 millones de años hasta el Trapecio, de menos de un millón de años. En una típica región OB hay un puñado de estrellas O, algunas decenas de B's, y decenas o cientos de miles de estrellas más chicas. Pero como las O y las B son las más brillantes, son la mayor parte de las que vemos tanto a simple vista como en la foto. Además de estas luminarias azules vemos unas pocas estrellas rojas, que marqué también en la foto. Son gigantes rojas, estrellas que han agotado el hidrógeno en sus núcleos y se aproximan al final de sus vidas.

La estrella más brillante de la Daga es Iota Orionis, de magnitud 2.75, una binaria híbrida de tipo O/B de la que comentaré algo más la semana que viene. Tiene nombre propio: Nair al Saif, que significa simplemente "la más brillante de la espada".

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Para despistados: El título de la nota remite al poema El Tango, de Borges: "Esa otra daga, el tiempo". El tiempo, que atraviesa cualquier fenómeno astronómico.

Cuerpos menores

2015 va a ser un gran año para la exploración de cuerpos menores del sistema solar: una inmensa población de la cual sabemos todavía muy poco...

Ceres. La sonda Dawn llegará al asteroide gigante Ceres en marzo o abril, y entrará en órbita para quedarse allí varios meses. Dawn ya se pasó un año estudiando el asteroide Vesta, y sus descubrimientos fueron extraordinarios. (La imagen de aquí a la derecha muestra a Vesta, con su gigantesca montaña ocupando el polo sur. Cuerpos como éste contribuyeron a formar la Tierra hace 4 mil millones de años.) Ceres promete ser mejor todavía. A fines de este mes las imágenes tomadas por Dawn serán mejores que las que podemos ver con el Telescopio Hubble, así que se vienen unos meses interesantes.

Plutón. El 14 de julio el robot New Horizons pasará fugazmente por Plutón-Caronte y sus satélites. No tenemos ni idea de cómo son estos cuerpos del cinturón de Fernández vistos de cerca, sus superficies, sus atmósferas. New Horizons está increíblemente lejos de nosotros. Toda su exploración será automática, y los resultados enviados a la Tierra cuando todo haya pasado. Hice un videíto de la aproximación en Celestia, mostrando la ingeniosa maniobra que permitirá eclipsar el Sol tras Plutón primero y Caronte después para ver sus eventuales atmósferas.

El año del cometa. ¡Hay un robot orbitando un cometa! ¡Y otro en su superficie! Se trata de Rosetta y Philae, que en noviembre de 2014 comenzaron la exploración del cometa periódico 67P Churymov-Gerasymenko. El cometa tiene una órbita bastante corta, de 6 años y medio, y alcanzará su máximo acercamiento al Sol en agosto de 2015. Durante todo este año los robots lo escudriñarán minuciosamente. Philae tuvo un inconveniente durante el aterrizaje y se encuentra actualmente hibernando con sus baterías descargadas, pero es posible que en poco tiempo se despierte al cambiar la iluminación del sitio donde se encuentra. Rosetta, en órbita, está funcionando perfectamente. Ambos tienen un impresionante arsenal de instrumentos científicos para analizar por primera vez de cerca un cometa, incluyendo los procesos que forman la espléndida cola que les da el nombre (ver en la imagen: ¡la cola ya se está formando!). Hace muchísimo tiempo 67P también era un cuerpo del cinturón de Fernández, como Plutón, más allá de Neptuno. Hoy da testimonio del dinamismo que los planetas gigantes imponen en las órbitas de los cuerpos menores del sistema solar. Hace décadas se conjetura que el agua de la Tierra fue traída por los cometas. Los descubrimientos de Rosetta parecen indicar que no, que la cosa es complicada, y que tal vez la mayor parte haya venido de los asteroides. Los primeros resultados científicos ya están publicados en la revista Science, y accesibles gratuitamente.

Saturno. No, Saturno no es un cuerpo menor. Pero en 2015 Cassini cambiará de órbita para hacer sobrevuelos cercanos de Titán, Dione y Encélado, y menos cercanos de los pequeños Epimeteo, Prometeo y Egeón. La nueva órbita pondrá de nuevo a Cassini en el plano de los anillos, así que volveremos a ver hermosas escenas como ésta...

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A propósito del Cinturón de Fernández: ¿Cuántos más cuerpos grandes tendrá? Probablemente no más que los que ya conocemos, según comentó hace poco Mike Brown, el descubridor de Eris hace 10 años, en su blog Mike Brown's Planets...

Fuentes de las imágenes. Vesta: NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA; 67P: ESA/Rosetta/NAVCAM; Saturno: NASA/JPL/M. Canale; video de Plutón: mío mío mío. 

La órbita de Mercurio

En este blog somos fanáticos de las conjunciones planetarias, ya se sabe. Así que no nos íbamos a perder la preciosa conjunción de Venus y Mercurio en las semanas que pasaron. Desde el centro de Bariloche, además, el espectáculo astronómico quedó bellamente enmarcado por las torres del Cerro Catedral. Así se vieron el día 7 de enero (Venus es el más brillante, justo encima de la Torre Principal).

¡Una preciosidad! Mercurio y Venus son los dos planetas que orbitan el Sol más cerca que la Tierra. Por tal razón siempre se los ve bastante cerca del Sol en el cielo, ya sea antes del amanecer, o después del ocaso como en estos días. Y muchas otras veces directamente no los vemos, porque están pasando por delante o por detrás del Sol. El planeta Mercurio, en particular, que orbita muy rápido (en 88 días) y muy cerquita del Sol, es difícil de ver. Dicen que el gran Nicolás Copérnico nunca lo vio, por ejemplo.

A lo largo de los días los planetas fueron haciendo el baile habitual de las conjunciones, primero acercándose y luego alejándose. Con las fotos que saqué a lo largo de varias noches compuse un panorama. Todas las fotos están sacadas a las 22 horas, y vemos cómo los astros cambian de posición.

Eso hacen los planetas: cambian de posición noche a noche en el cielo estrellado, a diferencia de las estrellas que forman siempre las mismas figuras. Es algo que todos los pueblos antiguos reconocieron, y les dieron a los planetas lugares destacados en sus mitos. Hoy sabemos que lo que estamos viendo es el planeta moviéndose en su órbita. Hice este gif animado con imágenes de Stellarium, que permite dibujar en el cielo las órbitas de los planetas, tal como las vemos desde la Tierra. Fíjense cómo la pequeña órbita de Mercurio lo hace dar una vuelta cerrada alejándolo de Venus, que tiene una órbita más amplia. La posición de ambos con respecto al horizonte, además, cambia porque la propia Tierra se está moviendo en su órbita...

La órbita de Mercurio es rara, y tiene un papel destacado en la historia de la ciencia. A diferencia de los otros planetas, cuando termina un año mercuriano la órbita no se cierra sobre sí misma. Por el contrario, cada vuelta sucesiva va dibujando los pétalos de una especie de flor. El fenómeno se llama precesión del perihelio, y le dio dolores de cabeza a los astrónomos porque la gravitación newtoniana no podía explicarlo. Durante el siglo XIX varias mentes brillantes trataron de explicar ese apartamiento de la famosa ley de la inversa del cuadrado apelando al efecto gravitacional de los otros planetas. Pero no funciona para Mercurio, cuya órbita parece preceder más que lo que debería (lo que se llama precesión anómala del perihelio de Mercurio).

¿Entonces, qué pasa, estaba mal la gravitación de Newton? Bueno, sí y no. No y sí. Tiene sus límites, como todo el conocimiento científico. Este año se cumplen 100 años de la teoría que reemplazó a la gravedad de Newton, y que es uno de los grandes logros de nuestra ciencia moderna: la Teoría General de la Relatividad. En su trabajo Einstein proponía tres fenómenos para verificar su teoría, que en principio parecía demasiado revolucionaria. Una de estas pruebas fue, precisamente, el cálculo exacto del movimiento de Mercurio. Las teoría pasó las tres pruebas, y luego muchas más, claro está.

Miren la órbita de Mercurio. La próxima vez que Mercurio vuelva al cielo del atardecer estará en un nuevo pétalo de su florcita "precedente". Y piensen en Newton y en Einstein, separados por siglos pero unidos por un esfuerzo continuo de desarrollo teórico. Un pequeño homenaje en el centenario de la Relatividad General.

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Notas para detallistas: Las órbitas de los demás planetas también preceden, pero muchísimo menos que la de Mercurio, y de un modo explicable principalmente por la acción de Júpiter. Aún así, las precesiones relativistas de Venus y de la Tierra son apreciables.

Es algo poco conocido, pero en su obra magna Principia Mathematica el propio Newton exploró la posibilidad de explicar la precesión del perihelio mediante una modificación de su ley de gravitación. El hecho salió a la luz recién tres siglos después, cuando lo señaló el gran astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar en su obra Newton’s Principia for the common reader (1995). La fórmula de Newton (problema 5 de la Guía 7 de Mecánica Clásica en el IB este año...) efectivamente es una aproximación de la más exacta calculada mediante la Relatividad General.

¡Ojo! La ilustración de la precesión en forma de flor que puse ahí arriba es una exageración: las órbitas de los planetas no son tan estiradas como los pétalos que usé, y tampoco se avanza tanto de pétalo a pétalo. Mercurio, que es el planeta que más precede, apenas avanza unos 10 minutos de arco por siglo, que es como un segundo de arco por órbita. Dibujado a escala no se vería nada, sepan entender. Pero mi figura tiene la forma matemática predicha por la fórmula aproximada de Newton.

Feliz año nuevo

Empezó un nuevo año. Todos sabemos, desde niños, que un año es el tiempo que le lleva a la Tierra dar una vuelta en su órbita alrededor del Sol. ¿Correcto? Bueno, no.

El 31 de diciembre, mientras terminaba de cocinar el pavo y el pan dulce, me llamaron de Metro y Medio (Radio Metro) para comentar sobre el evento desde un punto de vista astronómico. Como suele pasar en estos casos, hablamos de un montón de cosas y al final no estoy seguro de si quedó claro lo que quería decir. Así que lo repetiré brevemente acá.

El tiempo que le lleva a la Tierra completar una órbita se llama año sideral, y NO ES el año del calendario, cuyo final celebramos el 31 de diciembre. Lo podemos medir con respecto a una estrella lejana, por ejemplo. O a partir de algún punto especial de la órbita, si uno quiere, como el punto de máximo acercamiento al Sol (el perihelio). El perihelio ocurrió el domingo pasado, 4 de enero, pero su cercanía al Año Nuevo es completamente casual. Como el año sideral NO ES el del calendario, el momento exacto del perihelio se va corriendo. Lo podés festejar, pero nadie va a tirar cohetes. Vale la pena aclarar: el hecho de que la Tierra esté más cerca del Sol no tiene ninguna relación con el verano. ¡En la mitad del mundo es invierno, después de todo!

Nuestro calendario está basado en el año trópico, que es el tiempo que le lleva a la Tierra recorrer de un equinoccio de marzo al siguiente. Como los equinoccios (y los solsticios intermedios) marcan las estaciones, resulta que nuestro calendario está atado a las estaciones. Esto es importante: bien se puede decir que el único propósito de nuestro calendario es que las estaciones empiecen siempre en la misma fecha del año.

¿Por qué? Porque hay fiestas religiosas atadas a las estaciones. Nuestro calendario es el resultado de una reforma impulsada por el Papa Gregorio XIII en el siglo XVI, que modificó el calendario romano de Julio César que llevaba 1600 años en uso. El calendario de los romanos también pretendía estar atado a las estaciones. De hecho, empezaba en marzo (y los meses de septiembre, octubre, noviembre y diciembre eran el séptimo, octavo, noveno y décimo, como sus nombres indican). Pero no estaba bien calculado, así que la fecha del equinoccio empezó a correrse. ¿Y qué? pregunta uno. Bueno, Pascua tenía que caer a principios de la primavera (del hemisferio norte). Y se estaba corriendo. Así que se reformó el calendario. La reforma fue sencillísima y funciona extraordinariamente bien. Pero eso lo contaré otro día. Aunque me parece que ya lo conté.

Bueno, pero si el equinoccio es un punto de la órbita (cuando el Sol está en la intersección de la eclíptica y el ecuador) ¿el año trópico no debería ser igual al año sideral? ¡Ajá! Esa es la cuestión. Resulta que no. El fenómeno fue descubierto por el astrónomo griego Hiparco hace 2500 años, y se llama precesión de los equinoccios. La razón la explicaré otro día, pero la cuestión es que ¡el año trópico es 21 minutos más corto que el año sideral! 21 minutos, no parece mucho, pero se acumulan y se acumulan...

Pero lo que celebramos cada año el 31 de diciembre no es siquiera el año trópico, es el cambio de año calendario. ¿Por qué? Porque el año trópico no dura una cantidad entera de días: tenemos la cuestión de los bisiestos (que recién cada 4 años vuelven a poner al calendario en alineación con el año trópico). Encima, hay efectos de la Luna, de la duración del día, irregularidades de la órbita por efecto de los planetas, reacomodamientos de la Tierra misma, bamboleos raros y la mar en coche. Así que, en realidad, cada 31 de diciembre a medianoche la Tierra está en un lugar distinto de la órbita...

Muchas actividades científicas y tecnológicas de hoy en día requieren que todos esos efectos menores sean tenidos en cuenta para saber exactamente en qué lugar del espacio se encuentra el planeta, y apuntando para qué lado, en cada fecha exacta del calendario. Así que existe un organismo internacional, con el fascinante nombre de Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia, que monitorea cuidadosamente la posición y el movimiento del planeta. ¿A qué hora festejarán ellos? ¿Tendrán prendido Crónica, como hacemos todos?

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Nota para fans de Game of Thrones. En el planeta de Game of Thrones las estaciones son completamente irregulares. Así que su calendario debe estar basado en el año sideral, no en las estaciones. ¿Cómo hace una civilización medieval para tener un buen calendario basado en la órbita del planeta, si acaso saben que viven en un planeta? ¡Esa gente ni siquiera llegó al Renacimiento! Bueno, no es tan difícil. Los antiguos egipcios tenían un calendario sideral, no trópico, basado en la posición de la estrella Sirio (con la idea del primer gráfico que puse ahí arriba). De hecho, Hiparco descubrió el fenómeno comparando el año trópico que midió él mismo con el año egipcio. 

Las figuras son mías mías, pero se las presto.

Planisferio celeste

¿Qué le vas a pedir a los Reyes Magos? ¡Nada mejor que un planisferio celeste! En el Cielo las Estrellas se anticipa y te lo entrega hoy, para que lo pongas en los zapatos el lunes a la noche.

Un planisferio es un mapa del cielo formado por dos discos que giran uno sobre el otro. El disco superior tiene una ventana que representa el cielo visible. El otro disco, que se ve parcialmente a través de la ventana, es el mapa. La posición en la que se ajustan los dos discos permite representar el cielo en cualquier momento del año. Es una verdadera computadora de papel.

El que ofrezco aquí está preparado especialmente para Bariloche. Prometo que alguna vez voy a adaptarlo para alguna región más metropolitana. Pero puede usarse sin problemas en cualquier región cercana, hasta cientos de kilómetros de distancia. Y con ciertas precauciones puede usarse en muchas regiones del planeta.

Cómo usar el planisferio

Acomodá el mapa circular haciendo coincidir el día con la hora que te interese. Por ejemplo, en la figura vemos cómo deben coincidir las dos partes para ver el cielo correspondiente al día 26 de julio a las 21:30 horas (señalado en rojo en la foto). Fijate, de paso, que el mismo cielo también se ve muchos otros días del año, ¡pero a otra hora! Por ejemplo, el óvalo verde muestra que el cielo del 14 de junio a las 00:15 es el mismo que el del 26 de julio a las 21:30.

Observar el cielo

Sostené bien el planisferio para que el mapa no se mueva. La parte que aparece dentro de la ventana ovalada es el cielo sobre tu cabeza. Hay una deformación, obviamente, porque es una representación plana de la esfera celeste. Pero sirve para orientarse. Por ejemplo, para saber qué estrellas son las que estás viendo sobre el horizonte del Este, poné el planisferio de manera que el punto cardinal "Este" quede del lado de abajo, como se ve en esta foto. Cerca del horizonte vemos que hay dos estrellas brillantes (las maqué en rojo): al noreste la estrella más brillante de la constelación del Águila (AQL) y al sudeste la de Piscis Austrinus (PSA), indicada por su nombre Fomalhaut. Más arriba, cerca del centro de la ventana ovalada (y por lo tanto del cenit) vemos que está la enorme constelación del Escorpión (SCO), marcada con un óvalo azul. Y así por el estilo. Los planetas y la Luna, que cambian de posición cada noche, no están representados en los mapas.

Si hacés girar el mapa redondo en el sentido de la agujas del reloj verás cómo cambia el cielo a lo largo de la noche, con las estrellas saliendo por el horizonte del Este y poniéndose por el horizonte del Oeste. El mismo movimiento permite observar el cambio del cielo a lo largo del año, observando a la misma hora.

Para usar el planisferio en otra latitud

Si estás al norte de Bariloche, verás todas las estrellas del cielo corridas hacia el horizonte sur. Es decir, habrá algunas estrellas representadas en el planisferio (cerca del horizonte sur del mapa) que para vos estarán debajo del horizonte. Al mismo tiempo podrás ver algunas estrellas cercanas a tu horizonte norte, que no estarán en el mapa. De manera análoga, si estás al sur de Bariloche verás el cielo corrido hacia el horizonte norte. Teniendo en cuenta esto se podrá usar el planisferio en todo el territorio argentino (con mayor dificultad en las regiones más lejanas, claro está).

Si viven en regiones ecuatoriales, o en el hemisferio norte, lo lamento: el planisferio no les servirá. Pueden venirse a vivir más al Sur, o conseguir un planisferio adecuado buscando en la web.

Para usar el planisferio en otra longitud

También hay que tener cuidado si uno está muy al Este o al Oeste de Bariloche. Si estás al Este, las estrellas salen para vos más temprano que lo que marca el planisferio. Para compensar esto hay que hacer lo siguiente. Calculá la diferencia de longitud entre tu lugar y Bariloche, y multiplicá por 4. Si estás al Este de Bariloche, sumá esa cantidad de minutos a tu hora y ajustá el planisferio a esa hora. Si estás al Oeste de Bariloche, restá esa cantidad de minutos.

Por ejemplo: la longitud de Buenos Aires es de 58 grados Oeste, mientras que la de Bariloche es de 71 grados Oeste. Entonces 71-58 = 13 grados. Multiplico 13x4 = 52 minutos. Para observar a las 22:00 horas, sumo 52 minutos y ajusto el disco horario a las 22:52 del día de observación. Es decir, en Buenos Aires a las 10 de la noche se ve el cielo que nosotros veremos a las 11 menos ocho. Es más sencillo que lo que parece, ya que ese cálculo hay que hacerlo una sola vez, y se puede anotar la diferencia en el frente del planisferio para tenerla como referencia. Si estás en otro huso horario, tendrás además que sumar o restar la diferencia con el huso horario de Bariloche, que es UT-3 todo el año.

El planisferio se puede descargar en este enlace. También quedará enlazado permanentemente en la sección de documentos de este blog.

OJO: El planisferio es un archivo grande (unos 2MB). Está archivado en Google Drive. Una vez que el navegador lo muestre, hay que elegir la opción adecuada para descargarlo. Queda fenómeno impreso en papel gruesito y brillante en un negocio de fotocopias. De nada.