La estrella gigante de Struve

Hace poco comenté que alrededor del enorme globo terráqueo que adorna el hall de entrada del edificio del Daily News, en Nueva York, hay una serie de comparaciones astronómicas. Una de ellas me dejó confundido porque no entendí la referencia. Decía que:

Si el SOL tuviera el Tamaño de este GLOBO y Estuviese Aquí, Entonces la ESTRELLA DE STRUVE, la MAYOR de las Estrellas conocidas, Sería Otro GLOBO, de 11 kilómetros de Diámetro, Situado a 74 Millones de kilómetros de Aquí.

Me dejó perplejo. ¿Cuál era esta Estrella de Struve, la mayor estrella conocida? No ayudaba para nada el patronímico. ¿Se trataba del matemático Jacob Struve, de Altona? ¿O de su hijo, el famoso astrónomo Friedrich Georg Wilhelm von Struve, de Dorpat, que aparece en mi Viaje a las Estrellas? ¿O acaso del hijo de éste, el también astrónomo Otto Wilhelm von Struve, del Observatorio de Púlkovo? También podía ser alguno de los hijos de Otto: el astrónomo Ludwig Struve, de Cracovia, o su hermano Hermann Struve, también astrónomo pero más recordado hoy en día por la función de Struve. Claro que, para no ser menos, ambos hermanos también tuvieron hijos astrónomos. ¿Sería la Estrella de Otto Struve, hijo de Ludwig, astrónomo de Yerkes? ¿O de su primo Georg Struve, hijo de Hermann, astrónomo de Berlín? ¿O, quién sabe, de Wilfried Struve, hijo de Georg, y también astrónomo en Berlín? ¡Ay, la familia Struve!

En todo caso, la Estrella de Struve me parecía medio grande. ¿11 kilómetros? Si el globo tiene 3 metros de diámetro, entonces la estrella sería 3700 veces más grande que el Sol. Un radio de 17 unidades astronómicas. ¡Como el tamaño de la órbita de Urano!

La mayor estrella conocida hoy en día es VY Canis Majoris, que ya apareció en el blog. Su tamaño es 1420 veces mayor que el del Sol, enorme pero muchísimo menos que la Estrella de Struve. Evidentemente el descubrimiento del Prof. Struve no resistió el paso del tiempo. Su estrella no era tan grande y ha caído en el olvido.

Pero, al fin y al cabo, ¿qué Struve? ¿Y qué estrella, que lo llevó a semejante sobreestimación de tamaño? Finalmente lo descubrí gracias a Google y a esta nota publicada el 13 de enero de 1938 en el Daily Sun de Lewinston, Maine. Una pequeña ciudad cuyo lema es "El cielo es el límite". Ahí se aclaró todo. Struve era Otto Struve, el de Yerkes, uno de los más distinguidos astrónomos de mediados del siglo XX. Y la estrella, lo dice ahí mismo en el diario de manera rebuscada: "ha sido llamada Épsilon Aurigae". Evidentemente la estrella es Épsilon Aurigae y, al menos por algún tiempo, al menos por algunos, ha sido llamada "la estrella de Struve".

La cuestión es que Épsilon Aurigae es una estrella famosa: es una de las más raras del cielo. Es una estrella variable, y su rareza tal vez ha sido superada sólo por la recientemente descubierta Estrella de Tabby (sobre la cual ya contaremos algo). Épsilon Aurigae es una estrella visible a simple vista, de tercera magnitud. Durante 25 años brilla sin pausa con magnitud 3. Y entonces, cada 27.1 años exactamente, ¡la estrella pierde la mitad de su brillo! El fenómeno dura dos años, tras los cuales Épsilon recupera toda su luz.

La manera en que Épsilon Aurigae pierde y recupera su brillo es característica de un eclipse. Se conocen muchísimas estrellas que, formando parte de sistemas binarios, se eclipsan periódicamente cuando su órbita las alinea exactamente con nuestro punto de vista. De hecho, hoy en día se conocen miles de planetas que eclipsan mínimamente a sus estrellas. El eclipse de Épsilon Aurigae es misterioso, en particular, por su larga duración. En 1938 Otto Struve y Harvey Lemon publicaron un trabajo en el American Journal of Physics, escrito de manera inusualmente poética, titulado Epsilon Aurigae, un Coloso entre las estrellas. ("Swinging out of the zenith and down into the northwest as the spring comes on..." ¿por qué ya no escribimos así?). Los detalles astronómicos más técnicos están en un trabajo anterior, de noviembre del '37, de Kuiper, Struve y Strömgren. La conclusión a la que llegaban es que el objeto que eclipsa a Épsilon Aurigae era una estrella gigantesca, 3000 veces mayor que el Sol, translúcida (el espectro de la estrella principal se ve a través del eclipse) y relativamente fría (a unos 1000 K).

El modelo propuesto por Struve tenía muchos problemas físicos. En 1965 uno de sus estudiantes demostró que era insostenible, y que una explicación mucho mejor era que el objeto eclipsante fuera un disco de polvo alrededor de un objeto central, tal vez otra estrella normal y corriente. Claro, como el fenómeno ocurre cada 27 años, se tardó un tiempo hasta que sucesivas observaciones, con mejores instrumentos, permitieron ir zanjando la cuestión y ajustando los detalles.

El eclipse más reciente ocurrió hace poco, en 2009-2011, y se organizó una campaña de observación exhaustiva con todos los instrumentos en tierra y en órbita. Todavía están apareciendo resultados, pero ya la conclusión es definitiva: en órbita de la estrella principal hay una estrella azul, de 6 masas solares, envuelta en un disco de polvo grueso y tibio (550 K), de masa pequeñísima (0.07 masas terrestres), en el cual se observa una estructura interna de anillos y un flujo que parece provenir de la estrella principal. La imagen de este párrafo ilustra los extraordinarios resultados: vemos la estrella con la sombra del objeto eclipsante pasando delante. Es una imagen obtenida combinando interferométricamente cuatro telescopios infrarrojos. El origen y la estabilidad de semejante sistema sigue siendo un misterio, y será seguramente el tema de muchos modelos físicos antes del próximo eclipse en 2032.

La constelación de Auriga representa tradicionalmente a un Cochero, que lleva en sus brazos una cabra (la brillante Capella, tercera estrella más brillante del hemisferio norte) y sus cabritos, formados por Épsilon y otras dos estrellas que forman un triangulito muy fácil de reconocer junto a Capella. Desde Bariloche Auriga puede verse en esta época del año, pero apenas se levanta sobre el horizonte. Desde sitios más al norte pueden intentar observarla, justo debajo (o arriba, si estás en el hemisferio norte) de Orión.

---

Struve & Lemon, Epsilon Aurigae, Colossus Among Stars, Am. J. Phys. 6 123 (1938). Kuiper, Struve & Strömgren, The Interpretation of ɛ Aurigae, Astrophys. J. 86 570 (1937).

El volumen 40 del Journal of the AAVSO (2012, disponible libremente) es un número especial dedicado a los resultados de la campaña 2009-2011.

La imagen interferométrica del eclipse es de Kloppenbor & al., Infrared images of the transiting disk in ε Aurigae system, Nature 464, 870 (2010). La ilustración artística del final es de la NASA/JPL-Caltech.

Si te gustan las comparaciones astronómicas, no te pierdas el Univers-O-Matic.

Hace poco se anunció el descubrimiento de una estrella análoga a Épsilon Aurigae pero cuyo eclipse (casi total) dura 3 años y medio cada 69 años. El trabajo está aquí.

Escorpión, doble corazón

Al llegar el otoño, mientras Orión se hunde en el horizonte occidental, su eterno enemigo se alza por el oriente: el Escorpión, la constelación paradigmática del invierno austral, y una de las más fáciles de reconocer en el cielo.

Escorpio es una de las constelaciones más antiguas, identificado como tal durante toda la historia escrita de los pueblos occidentales: en Egipto, Sumeria, Babilonia, Fenicia, Persia y luego Grecia y Roma. Curiosamente hasta los mayas lo llamaron zinaan ek: estrellas del escorpión, mientras que en China su característica forma serpenteante lo hace parte de un gran dragón.

El mito tradicional lo confronta a Orión, en una historia que ya hemos contado. Escorpio aparece también en otro relato mitológico, contado por Ovidio en las Metamorfosis. Es una historia buenísima, que resultará familiar a cualquier padre con un hijo adolescente. Resulta que Faetón, el hijo del dios sol Helios, le pidió prestado el coche al padre: un carro espléndido, dorado y brillante que todos los días recorría el cielo. El padre le dijo que no, que era peligroso. Por supuesto, Faetón se lo robó y salió a pasear en el coche solar. ¡Y se lo chocó! Cuenta Ovidio que, pasando por el Escorpión, el chico se asustó y soltó el volante, digo las riendas (mentis inops gelida formidine lora remisit) y empezó a caer hacia la Tierra, convirtiendo casi toda África en un desierto. Faetón, mortal a pesar de ser hijo de un dios, murió en el accidente. En realidad parece que Júpiter lo liquidó con un rayo para evitar una catástrofe.

Bueno, basta de mito. Escorpio es una constelación notable y esta semana lo fue más aún porque presentó un aspecto inusual. Así la vi alzarse sobre Bariloche el martes pasado. Descargad, agrandad y disfrutad:

Al conocedor no se la pasará por alto que la pinza izquierda se ve inusualmente brillante. Y roja. Y parecida al Corazón del Escorpión, la roja Antares. Es que no es una estrella: es el planeta Marte, haciendo su habitual visita de cortesía a la constelación de su rival, anti-Marte, anti-Ares: Antares. Vale la pena una versión anotada:

Notarán que dibujé las pinzas del bicho mucho más largas que lo habitual, abarcando incluso estrellas de Libra. Así se lo conoció en la Antigüedad, ya que Libra es un invento romano. Los nombres de las estrellas brillantes de Libra lo delatan. La pinza derecha, por ejemplo, tiene el fantástico nombre de Zubenelgenubi, que significa precisamente "pinza derecha".

Marqué también otras estrellas notables del asterismo. Antares, por supuesto, una de las dos únicas supergigantes rojas de primera magnitud (la otra es Betelgeuse, justo). Una rareza son las dos estrellas que flanquean Antares y forman el cuerpo del arácnido: ¡tienen el mismo nombre! Alniyat y Alniyat. En la punta de la cola Shaula (también lindo nombre) y Lesath forman el aguijón, y eso mismo significan.

En el arranque de la cola hay dos dobles notables sin nombre propio. Mu Scorpii es una doble visible a simple vista, separadas un décimo de grado. En el mito polinesio se las conoce como piri-ere-ua, "los inseparables", dos niños huyendo de sus padres en una historia como la de Hansel y Gretel. No se sabe si están ligadas gravitacionalmente: tienen el mismo movimiento propio, pero están a casi 0.9 años luz una de otra.

Dseta Scorpii es una de las dobles más lindas del cielo, ya que son dos estrellas de colores muy contrastados, una naranja y la otra azul. No es una binaria, se ven cerca por perspectiva simplemente. Junto a ellas está el compacto cúmulo estelar NGC 6231, el "joyero del norte". En mi foto se lo ve como una estrella justo donde termina la raya que marqué de Mu a Dseta.

En la cabeza del Escorpión está Dschubba, que significa "frente". Siempre fue más tenue(*) casi igual de brillante que Graffias, la pinza izquierda, pero en junio de 2000 el gran observador argentino Sebastián Otero descubrió que estaba volviéndose más brillante. Rápidamente superó a Graffias, convirtiéndose en la segunda estrella más brillante de la constelación y cambiando su aspecto ancestral. Quién dice que en los cielos inmutables nada cambia.

A propósito, se cuenta también que en la cabeza del Escorpión apareció una nova en el año 134 AC, lo cual convenció a Hiparco de que tenía que hacer ese catálogo de estrellas que venía procrastinando. O tal vez no.

Graffias y Marte, el día que tomé la foto, también formaban un par muy apretado de colores contrastados. Así las retraté con el teleobjetivo:

Junto a ellas, Omega Scorpii que también es un lindo par (amarillo y azul). Graffias misma es una estrella binaria, pero no llega a verse en mi foto. En realidad es una múltiple jerárquica, como conté acerca del Trapecio. Abajo en la foto vemos a Nu Scorpii, otra binaria que es probablemente séptuple. En el telescopio se la ve como una doble-doble.

La cola del Escorpión se engancha en la región más gruesa y rica de la Vía Láctea. Pero para disfrutarla así hay que esperar un par de meses, cuando esté más alta en el cielo sin tener que esperar hasta altas horas. Valdrá la pena aguantar el frío.

---

Casi todo lo que conté en esta nota lo leí en el enciclopédico Burnham's Celestial Handbook, ¡donde Escorpio ocupa 84 páginas! Cuando salió Saturno me asusté, creí que era una supernova. No es la primera vez que confundo planetas con supernovas.

* ¡Gracias a Sebastián Otero por la corrección! En realidad Dschubba ya era 2 décimas de magnitud más brillante que Graffias. Durante su outburst llegó a ser casi una magnitud entera más brillante.

Orión de pies a cabeza

No puede terminar el verano sin que le dediquemos al menos una noche a Orión. Pero no el arquero de Boca: me refiero a la constelación de Orión, el Cazador.

Orión es la constelación paradigmática del verano en nuestras latitudes australes. Todavía durante todo marzo, abril y también mayo, podremos verlo sobre el cielo del noroeste al caer la noche. A medida que pasen los días estará cada vez más cerca del horizonte y más acostado, como un arquero volando al poste. Es una constelación muy grande y una de las más fáciles de reconocer. Inclusive el observador ocasional del cielo sabe identificar a las Tres Marías, que forman el cinturón de la figura humana estilizada del personaje mitológico. Las rodean cuatro estrellas brillantes, que representan sus hombros y piernas. Una de ellas es de un color notablemente anaranjado: es Betelgeuse, el hombro derecho. En el vértice opuesto está Rigel, la pierna izquierda, de un color completamente distinto. La figura, claro, está patas arriba porque la vemos desde el hemisferio opuesto a donde vivían quienes la imaginaron por primera vez, hace miles de años.

En el mes de febrero hice esta foto de Orión poniéndose detrás de las torres del cerro Catedral. La Luna acababa de salir a mis espaldas e ilumina el paisaje.

A un lado del Cinturón ("colgando", en la representación tradicional) hay otro grupito de tres estrellas, mucho menores y más compacto que las Tres Marías. Es la daga del cazador. A simple vista parecen tres estrellas, pero cualquiera que las observe a través de binoculares o telescopio se deslumbrará con un complejo sistema de nebulosas y apretados racimos de muchísimas estrellas. La nebulosa mayor, en el centro de la Daga, es la Gran Nebulosa de Orión, un vivero de estrellas jovencísimas que, con su intensa radiación, hacen brillar la nube de gas de la que nacieron. El año pasado escribí una nota sobre la Daga en el blog. Y también hay una nota sobre sobre la Nebulosa.

Toda la constelación, en realidad, forma parte de un inmenso complejo de gas brillante, polvo oscuro y estrellas llamado Complejo Molecular de Orión, una gran región de formación estelar distante unos 1500 años luz de nosotros. En esta foto de Orión en primer plano que hice en el Anfiteatro del río Limay pueden verse varias de las nebulosidades, que anoté en una copia de la imagen que se encuentra debajo. Inclusive algunas imposibles de observar a ojo en el telescopio, como el Bucle de Barnard, la serpenteante nebulosa oscura B36, o la pequeñísima Cabeza de Caballo. ¡Descarguen la foto a resolución completa para poder verla donde está señalada!

Como en todas las regiones de intensa formación estelar, el nacimiento, la vida y la muerte de las estrellas se despliegan ante nuestros ojos. En el centro de la Gran Nebulosa (y responsable en gran medida de su brillo), hay una extraordinaria estrella múltiple llamada popularmente el Trapecio. Son estrellas bebé, nacidas hace apenas 300 mil años de la misma nebulosa que hoy iluminan.

En cambio Bellatrix (el hombro izquierdo), con sus 8 masas solares viene fusionando hidrógeno desde hace 20 millones de años. Es todavía una estrella joven. Pero Mintaka (la María de la derecha izquierda (gracias, Diego Galperin), cuando miramos al Norte), 24 veces más pesada que el Sol, con sus 3 millones de años ya tiene una edad avanzada. Es que la evolución de las estrellas está determinada casi exclusivamente por su masa: las más pesadas brillan más ferozmente, envejecen rápido, y terminan sus vidas de manera violenta.

Rigel y Betelgeuse están cerca de ese final. Ambas son supergigantes, una azul y la otra roja. Rigel ha agotado el hidrógeno en su núcleo. Betelgeuse incluso ya ha comenzado a transmutar helio en carbono y oxígeno. En un millón de años Betelgeuse, dos o tres millones Rigel, explotarán como supernovas dispersando los átomos que forjaron. Materia enriquecida que acabará formando parte de futuras nebulosas oscuras o brillantes, y de las que nacerán nuevas estrellas y planetas en sucesivas generaciones estelares. Nuestro Sol, nuestro planeta y nuestros propios átomos son un eslabón en este reciclado permanente de materia en la galaxia.

Cuando Orión se pone en el horizonte occidental, cada noche más temprano a medida que avanza el otoño, por el Este se alza Escorpio, su eterno enemigo mitológico. Así como Orión es nuestra constelación del verano, Escorpio es la más representativa del invierno. Ya nos ocuparemos de ella.

El mes de Júpiter

¡Atención amantes de Júpiter! Y no me refiero a Europa, Io, Sémele, Ganímedes, Calisto, Dione, Perséfone, Leda, Talía, Alcmene o Dánae. Sí me refiero a los aficionados a la observación del planeta gigante: Júpiter reina las noches del mes de marzo.

Esta semana, el 8 de marzo, Júpiter estará en oposición: el punto exactamente opuesto al Sol, visto desde la Tierra. Como la Luna llena, para hacerse una idea. Así que será visible toda la noche, además de que se encontrará en su posición más cercana a nosotros, la más favorable para observarlo. Durante todo el mes se mantendrán aproximadamente las mismas condiciones, de manera que nadie debe desesperarse si el martes a la noche se nubla.

Brillando con magnitud -2.5 será prácticamente el objeto más brillante del cielo nocturno. Sólamente lo supera Venus, que durante este mes se ve sólo al amanecer. Y la Luna cuando esté, por supuesto. Pero nadie se va a confundir Júpiter con la Luna.

La proximidad de Júpiter es una excelente oportunidad para observarlo a través del telescopio. Sus franjas de nubes jamás defraudan: se ven como bandas y zonas de tonos claros y oscuros alternados. Sus satélites tampoco. Los cuatro mayores fueron descubiertos por Galileo en 1610, hace más de 400 años. Son visibles incluso con binoculares (y un pulso firme). Se llaman Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Sí, cuatro de sus amantes, bailando alrededor del príncipe de los dioses, en posiciones cambiantes noche tras noche.

En ocasiones los satélites se alinean con el Sol, y tenemos la oportunidad de ver eclipses desde una perspectiva inusual: desde lejos. Se ve la sombra del satélite transitando sobre el disco del planeta. En los próximos meses hay varios tránsitos dobles de sombras (todos de Io y Europa salvo el último):

8 de marzo, 00:28-01:56 UT.

15 de marzo, 02:21-04:34 UT.

22 de marzo, 04:23-07:10 UT.

29 de marzo, 07:00-08:24 UT.

7 de mayo, 04:38-05:44 UT: Io y Calisto. (¡Durante la Star Party de Valle Grande!)

Las horas están dadas en Hora Universal. Para pasarlas a Hora Argentina hay que restar 3 horas, y tener cuidado que al hacerlo puede cambiar la fecha. Por ejemplo, el evento de esta semana (el de la imagen de arriba) es en la noche del 7 de marzo, empezando a las 21:28 Hora Argentina (UT-3).

Atentos, que en algunos de estos tránsitos puede colarse la Gran Mancha Roja: un ciclón que viene durando desde hace siglos (¡dale Ciclooón!). Con una atmósfera estable se la puede ver. En la segunda imagen la vemos durante el tránsito del 22 de marzo.

Recomiendo visitar la nota del impecable Enzo De Bernardini en SurAstronómico, plena de detalles técnicos jugosos.

Hace añares fotografié la sombra de Ganímedes, lo conté en la nota La sombra del héroe. En aquella ocasión también hubo doble sombra, pero me la tapó el alero de mi balcón. Trataré de hacer alguna esta vez, si bien la fotografía planetaria no es mi favorita. La razón es que, a diferencia de lo que ocurre con las nebulosas o las galaxias, estas cosas se ven mejor en el telescopio que lo que se pueden fotografiar. O al menos, que lo que yo puedo fotografiar. Éste fue el resultado en aquella ocasión. Estas fotos se toman capturando un pedacito de video y después procesando los fotogramas. Creo que ahora tengo una mejor camarita de video. Veremos qué sale. ¡Ampliaremos!

---

El 4 de julio próximo el robot Juno llegará a Júpiter, para explorar el interior del planeta gigante. En el mito Juno, esposa legal del dios, pudo espiar detrás de unos velos brumosos que Júpiter alzó a su alrededor para esconderse con alguna (o alguno, no recuerdo) de sus amantes. Vienen unos meses interesantes...

Las imágenes simuladas están hechas con Cartes du Ciel. Hay que configurar la longitud correcta de la Mancha Roja, que va cambiando a lo largo de los años. Hoy anda por los 243°.