sábado, 30 de diciembre de 2017

La Luna en 2018

Un clásico de En el Cielo las Estrellas: toda la Luna, toda. Acelerado su movimiento 200 mil veces, he aquí las fases de la Luna a lo largo de todo el año, comprimidas en menos de 3 minutos.



¡Notar la superluna de principio de año! Aunque la luna llena será en la noche del 1 de enero, la luna de Año Nuevo será también "casi" llena y "casi" súper. ¡A no perdérsela, lunáticos!

Después tenemos dos eclipses lunares totales, el 31 de enero y el 27 de julio. Ambos están muy mal posicionados para la Argentina. El de julio está un poco mejor: la Luna saldrá ya eclipsada. Habrá más detalles cuando se acerque la fecha. Este eclipse, además coincide con una miniluna, una luna durante el apogeo, el punto más lejano de la órbita lunar. La luna llena de junio también será mini.

¡Feliz año 2018! 

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sábado, 23 de diciembre de 2017

El nacimiento

Este lunes es 25 de diciembre, y los físicos celebramos el nacimiento... ¡de Newton! El 25 de diciembre de 1642, una hora después de la medianoche, nació Isaac en esta casa, en la aldea de Woolsthorpe-by-Colsterworth. Su padre había fallecido tres meses antes, y Galileo a principios del mismo año. Nació prematuro y Hannah, su madre, decía que habría cabido en un jarro de un litro.

Hannah volvió a casarse cuando Isaac tenía 3 años, dejando al niño al cuidado de su abuela en Woolsthorpe Manor. Allí el niño Isaac vivió una infancia normal, inclusive dibujando en las paredes como cualquier otro. Cuando volvió a enviudar la madre regresó a la casa, intentando encaminar al chico en la vida de agricultor acomodado que había vivido su padre. Pero Isaac odiaba la vida de campo y se fue a continuar sus estudios. Regresó a fines de 1665, recién graduado en Cambridge, cuando la universidad cerró a causa de la epidemia de peste. Y allí vivió su "año milagroso", durante el cual inventó el cálculo infinitesimal, revolucionó la Óptica y la Mecánica, y formuló la Ley de Gravitación Universal.

En buena medida el mundo que disfrutamos hoy, con los milagros tecnológicos de las comunicaciones, la salud, la industria, el transporte y el confort en general, nacieron con Isaac Newton el día de Navidad, hace casi exactamente 375 años.


¿Por qué casi exactamente?

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sábado, 16 de diciembre de 2017

Grandes bolas de fuego

Vamos a aprovechar que esta semana es el solsticio de verano en el hemisferio austral, que el Sol se ve tan alto y se siente tan calentito, para desmitificar una creencia sumamente extendida. Digámoslo de una vez:

El Sol no es de fuego.

Es cierto que es brillante y caliente, y que en fotos como ésta (del observatorio solar espacial SOHO), la superficie de nuestra estrella parece ardiente. También se habla de llamaradas solares, y parecen incendios infernales. Vistas en movimiento, sabiendo que son muchas veces mayores que la Tierra, son impresionantes.


Si uno no sabe nada sobre las estrellas parece bastante natural imaginarse que el Sol se mantiene ardiendo quemando algún combustible. Los primeros intentos científicos de explicar el mecanismo, sin embargo, se encontraron con una dificultad: quemando un combustible ordinario el Sol podría arder unos 3 mil años. Para una Historia de escala bíblica, como las precientíficas, tal vez alcanzaba. Los geólogos del siglo XIX, sin embargo, empezaron a decir que la Tierra tenía probablemente muchos cientos de millones de años de edad.


Así que explicar el calor del Sol se convirtió en un problema científico interesante y muchos físicos famosos formularon posibles modelos. Helmholtz, por ejemplo, sugirió que la esfera solar se contraía permanentemente por su propio peso, convirtiendo energía gravitatoria en calor. Calculaba que achicándose 35 metros por año alcanzaba. Lord Kelvin agregaba que la caída de muchos meteoros podía colaborar, alargando la vida del "fuego" solar hasta 20 millones de años. A principios del siglo XX Rutherford, pionero de la física nuclear, aventuró que un decaimiento radiactivo podía ser un mejor mecanismo. Poco después Einstein demostró la equivalencia entre la masa y la energía, E = mc2, y se empezó a sospechar de algún mecanismo que convirtiera materia directamente en energía. Eddington, por ejemplo, sugirió que la aniquilación del protón contra el electrón en los abundantes átomos de hidrógeno del Sol podía ser responsable de la inmensa energía solar. Recién en 1928 George Gamow demostró que el "efecto túnel", un comportamiento fantasmagórico de la materia cuántica, podía hacer que entraran en contacto dos núcleos de hidrógeno (que tienden a repelerse eléctricamente) dando lugar a reacciones nucleares de fusión exotérmicas. Por abuso de lenguaje seguimos diciendo que el hidrógeno es el "combustible", y que el Sol "quema" 700 millones de toneladas de hidrógeno cada segundo, convirtiéndolas en 696 millones de toneladas de helio. Pero no hay combustión. Nada se quema. La diferencia: 4 millones de toneladas de materia, son convertidas directamente en energía electromagnética cada segundo.


En definitiva: el Sol no es de fuego. ¿Y entonces, por qué arde y brilla? Porque está caliente, nada más que porque está caliente. Como cuando calentamos un clavo en la hornalla de la cocina y al retirarlo brilla hasta que se enfría, como el hierro que un herrero calienta para forjarlo, cualquier cuerpo caliente brilla. En el centro del Sol las reacciones nucleares liberan mucha energía electromagnética (principalmente rayos gamma), que en su camino hasta la superfice calienta la esfera del Sol. La superficie se mantiene a 5700 grados. A esa temperatura, cualquier cuerpo brilla igual que el Sol. Sin fuego.


La imagen de llamaradas solares durante un eclipse es de Luc Viatour (CC BY-SA). Las de llamaradas en alta resolución son de Moshen Chan (Flickr, CC BY-NC).

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sábado, 9 de diciembre de 2017

El punto de Arago

¿Dónde está la parte más oscura de una sombra? Cualquiera diría que en el medio, lo más lejos posible de los bordes, que todos sabemos son difusos y penumbrosos. El punto más oscuro de la sombra de un objeto circular, por ejemplo, debería estar en el centro del círculo, ¿no? Bueno, no.

La idea es tan rara que llevó a un famoso científico a cometer un papelón hace 200 años. La Academia Francesa de Ciencias organizó un concurso para explicar la naturaleza de la luz. Agustín Fresnel (inventor de esas lupas que pueden llevarse en un tarjetero) presentó su teoría ondulatoria. En el Jurado estaba el influyente matemático Simeón Poisson, partidario de la teoría corpuscular de Newton (¿a quién se le ocurrió poner en el jurado a alguien con una posición tomada?). Ni lerdo ni perezoso, Poisson buscó desacreditar la teoría de Fresnel mostrando que hacía predicciones absurdas. Calculó matemáticamente que, al difractarse alrededor de un obstáculo circular, las ondas de luz de Fresnel interferían constructivamente en el centro exacto de la sombra, produciendo un punto luminoso. Que el punto central de una sombra fuera el más luminoso le parecía, a Poisson, tan repugnante que le bastaba para descartar la teoría ondulatoria. Buah.

El presidente del Jurado era Francisco Arago, físico, astrónomo, divulgador científico y político (llegaría a ser Primer Ministro de Francia). Genial experimentador, intrigado por el resultado obtenido por Poisson decidió hacer la prueba en lugar de descartar de llano la teoría de Fresnel. Hizo un disquito metálico de 2 mm, lo iluminó y en el centro de su sombra, con dificultad pero sin lugar a dudas, vio el punto luminoso. El punto de Arago. O punto de Fresnel. O punto de Poisson. Y Fresnel ganó el premio.

Hoy en día es relativamente fácil verlo usando un láser. Lo hice de dos maneras para esta nota. Primero usé mi telescopio Schmidt-Cassegrain. Este diseño tiene una ventana frontal con un espejo secundario incrustado: ideal para usarlo como obstáculo circular. Apunté el láser verde a través del ocular, y en una pared a oscuras a unos 5 m de distancia pude ver la sombra del espejo secundario. Anillos de difracción bastante desprolijos se veían todo alrededor, y en el centro, perfectamente discernible, el punto de Arago.

Después intenté hacerlo iluminando con el láser directamente un objeto circular, sin el telescopio. Probé con un grano de mijo pero no me convencía, y quise usar algo más grande, una canica. Para ensanchar un poco el haz y que cubriera la canica usé una lente divergente (una lente de Barlow, de la valija astronómica, pero tal vez se podría usar un anteojo de miopía). Apoyé la bolita sobre el tornillo de un trípode y la sombra se vio así:


El patrón de difracción del tornillo está buenísimo, pero me parecía distractivo. Clavé tres alfileres y apoyé la bolita sobre ellos. Me quedó así, con una pinta de La Guerra de los Mundos:


Estuve pensando en estas cosas mientras preparaba el Coloquio del Balseiro sobre exoplanetas (especial para chicos de 7o grado). Resulta que si uno quiere fotografiar directamente un planeta alrededor de otra estrella, como la estrella brilla millones de veces más que el planeta, tiene que taparla con una máscara. Puede hacerse, pero es muy difícil y no da buen resultado. Pero se puede diseñar la máscara de manera ingeniosa para evitar el punto de Arago, logrando que el centro de la sombra sea extremadamente oscuro. Poniendo un telescopio en este punto se podría fotografiar y analizar la luz de un exoplaneta de manera directa. Estas máscaras tienen un diseño precioso, como pétalos de una flor. Tendrían que ir dobladas como un origami dentro de un cohete para ser puestas en el espacio. No hay duda de que las veremos en pocos años.


Tal vez Poisson se dejó llevar por la práctica matemática de las demostraciones por reducción al absurdo. Pero la física es una ciencia natural: a diferencia de la matemática, la verdad hay que encontrarla en el mundo real, no en la lógica del razonamiento.


La imagen de la Starshade es de la NASA/JPL. La foto de la sombra de la mano no es de un alienígenea: se ve así rara porque fue tomada durante el eclipse solar del 26 de febrero de 2017.

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sábado, 2 de diciembre de 2017

Citrus Australis

Hay más sobre las bebidas celestes... Hace un par de semanas conocimos el asterismo de la Cafetera: donde otros ven un gigante cazador, algunos hemos aprendido a reconocer una cafetera tipo moka. En estos días de primavera austral sale por el Este cerca de la medianoche. Y poco antes, por supuesto, se oculta tras el horizonte del Oeste la más conocida Tetera, formada por un grupo de estrellas de Sagitario justo en la parte más gruesa de la Vía Láctea.


Junto a la base de la Tetera encontramos otra constelación vinculada con el té. Esta foto del mismo día está intencionalmente desenfocada para destacar mejor las estrellas. Díganme si en este arquito semicircular no podemos imaginar una rodaja de limón. ¡Hemos inventado la constelación del Limón Austral!

Se lo mostré a los chicos del 8o Encuentro de Jóvenes Astrónomos, donde tuvimos dos noches preciosas del mejor cielo mendocino. Curiosamente, cuando les pregunté una y otra vez qué le ponemos al té, si bien me decían azúcar y leche cada vez, nadie mencionó el limón. ¿Será una cosa de millennials, no ponerle limón al té?

Hay que decir que el Limón Austral (por otros conocido como Corona Austral) es una constelación de cuarta. De cuarta magnitud, quiero decir. Pero su forma característica hace que sea muy fácil de identificar incluso desde cielos urbanos.

En una posición tan cercana a lo mejor de la Vía Láctea no es raro que la Corona, quiero decir el Limón Austral, luzca hermosas nebulosidades. En mi foto desenfocada apenas salieron: el cúmulo globular NGC 6723 y la magnífica nebulosa de reflexión NGC 6726. Ahora ya es tarde, pero el año próximo intentaré fotografiarlos a través del telescopio. Mientras tanto, he aquí una foto que salió en la APOD hace poco.



La foto de NGC 6726 y otras nebulosidades es de Eric Coles & Martin Pugh, publicada en la APOD hace poco. Las otras son mías.

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