sábado, 24 de febrero de 2018

El nacimiento de una supernova

Hace unos meses conté acerca de mis observaciones de la supernova SN 2017cbv, que fue descubierta apenas 2 semanas después de explotar, cuando todavía estaba aumentando de brillo. Hoy quiero comentar un caso más extraordinario aún, el de la supernova SN 2016gkg. El jueves pasado fue publicado en la más prestigiosa de las revistas científicas, Nature, la historia de su descubrimiento y un interesantísimo análisis de la explosión, que fue registrada casi desde el inicio mismo de la detonación por un astrónomo... aficionado... argentino...


Resulta que el 20 de septiembre de 2016 Víctor Buso, cerrajero de Rosario y apasionado astrónomo, instaló una nueva cámara en su telescopio de 40 cm montado en la terraza de su casa. Para probarla eligió, esa noche, la galaxia NGC 613, una hermosa espiral barrada en Sculptor, que estaba bien alta en el difícil cielo luminoso de Rosario. Hizo una serie de 40 exposiciones cortas, las combinó y le gustó el resultado. Habían pasado 45 minutos y decidió hacer otra serie. Miró el resultado y notó una estrella adicional, que no estaba presente en la primera serie. Se la veía en uno de los brazos de la espiral, justo donde suelen aparecer las supernovas de tipo II. Uno se imagina que se le aceleró el corazón y le temblaban las manos cuando mandó una tercera serie, a ver si no habría sido una molesta mota de polvo en su cámara recién estrenada o tal vez un asteroide muy rápido. En la tercera serie estaba también la nueva estrella... todavía más brillante. ¡Estaba fotografiando la explosión de una supernova en tiempo real!

La detección tan temprana de la explosión, así como la gran cantidad de imágenes tomadas por Buso en ese par de horas afortunado, son un tesoro sin precedentes. Los autores nos muestran que la supernova duplicó su brillo en apenas 25 minutos, y que puede extrapolarse una tasa de ¡43 magnitudes por día! 43 magnitudes es un factor de cientos de miles de millones en el brillo, que ni me atrevo a calcular. La estrella habría explotado apenas una horita antes de la primera detección, tal vez menos.

El resultado que más me interesó del paper es la interpretación de las observaciones en términos de un modelo hidrodinámico, es decir del mecanismo físico de la explosión, que es capaz de explicar el fenómeno en escalas de tiempo muy distintas: minutos, días y semanas. En la imagen de aquí al lado se ve lo que digo: noten la escala de tiempo en el eje horizontal, que no es uniforme (logarítmica se dice), y muestra la existencia de tres picos de brillo. Estos tres picos corresponden a fenómenos físicos distintos: el shock breakout es la ruptura de la superficie de la estrella cuando la onda de choque de la explosión sale de adentro. Esto jamás había sido observado. Las observaciones de Buso (rombos azules) son la primera evidencia incontrastable de la violencia del shock breakout, hasta ahora solo vislumbrado en los modelos teóricos. El segundo pico se debe al primer enfriamiento de la explosión y el tercero es el recalentamiento debido al níquel radiactivo que ya comentamos en ocasión de las supernovas de tipo Ia.

Hay gran cantidad de cosas interesantes en éste y en algunos artículos anteriores sobre SN 2016gkg, que escapan un poco al tono de este blog. Pero vale la pena mencionar que se trata de una supernova del raro tipo IIb: explosiones debidas al colapso del núcleo de una estrella pesada (pero no tanto), probablemente ayudada por otra estrella compañera en órbita que le ha robado las capas exteriores de hidrógeno. Cuando se apaguen las ascuas de SN 2016gkg el Telescopio Espacial Hubble podrá, tal vez, intentar detectar a la compañera, que debería haber sobrevivido a la explosión. Imágenes de archivo del Hubble, se ha verificado, permiten identificar la extrella que explotó.

El artículo en Nature, de Melina Bersten (del Instituto Astrofísico de La Plata) y otros, cuenta entre sus autores a Victor Buso, por supuesto, a su amigo José Luis Sánchez, quien lo ayudó a complementar sus observaciones la noche siguiente con su propio equipo, idéntico al de Víctor, y a nuestra amiga Mariana Orellana, de la Universidad Nacional de Río Negro en Bariloche. También de La Plata son Federico García (actualmente en el Observatorio de París), Gastón Follatelli y Omar Benvenuto.


La imagen del descubrimiento de SN 2016gkg es de Víctor Buso. La preciosa foto en colores de NGC 613 con la supernova es de Rolando Ligustri. La de la progenitora es de Kilpatrick et al. (preprint, 2017). El resto de las imágenes son del artículo:

MA Bersten et al., A surge of light at the birth of a supernova, Nature 554:497-499 (2018). (doi:10.1038/nature25151)

(El gif animado lo hice con imágenes de los Extended Data del paper.)

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sábado, 17 de febrero de 2018

El (otro) error de Einstein

Hace un par de años la Beca IB para alumnos secundarios les pedía a los candidatos que escribieran sobre los errores en la ciencia. Varios de los chicos escribieron sobre la constante cosmológica, que Einstein habría llamado su mayor equivocación. En mi charla para los ganadores durante la semana que pasaron en el Balseiro incluí esta historia, sobre "otro" error de Einstein. Vale la pena contarlo como ejemplo de que, como dice Pablo Kreimer, el científico también es un ser humano. No pretendo destronar a Einstein, que era genial y ya contaré algo más sobre él. Por otro lado, se trata de las ondas gravitacionales, cuya observación directa mereció el Premio Nobel de Física en 2017. Lean con cuidado que hay un montón de personajes poco conocidos y, para que no sea muy largo, está súper resumido.

1915: Einstein publica su Teoría de la Relatividad General.
1916: Einstein propone la existencia de ondas gravitacionales.
1930s: Aun sin ninguna evidencia, los argumentos eran tan razonables que los físicos están convencidos de su existencia.
1936: Einstein le escribe a su colega y amigo Max Born que “las ondas gravitacionales no deben de existir. Aparecieron al haber hecho aproximaciones en las ecuaciones no lineales del campo gravitatorio.”

¿Está Einstein a punto de admitir un (nuevo) error?

1 de junio: Einstein y su colaborador Rosen envían su manuscrito a una prestigiosa revista, el Physical Review: Do gravitational waves exist? Con su nuevo resultado: No!
6 de julio: ¡Más de un mes después! El Editor envía el manuscrito a un réferi. Parece que no se decidía a mandar a referear un manuscrito de Einstein.
14 de julio: El réferi envía sus comentarios al Editor:

“¡Qué laburo! Si Einstein y Rosen tienen razón, se trata de una crítica muy importante a la Relatividad General. Pero he revisado todo con peine fino (para tranquilidad de mi alma) y no puedo, por mi vida, ver que tengan razón. Tal como yo lo veo sus objeciones son inválidas. Recomiendo que les mande mis críticas para su consideración. O si no, publíquelo como está, seguro habrá un montón de trabajos sobre ondas gravitacionales, lo cual tal vez sea bueno.”

O sea: Einstein dice que se equivocó con las ondas gravitacionales y trata de corregirse, pero el réferi dice que se está equivocando en la corrección.

23 de julio: El Editor devuelve el manuscrito a Einstein, diciendo que le encantaría que le dé una revisadita a los comentarios del réferi…

¡Para qué!


27 de julio: Einstein responde furioso al Editor:

“El manuscrito que le mandamos Rosen y yo era para su publicación, sin autorización para que se lo mostrara antes a un especialista. No veo ninguna razón para responder ninguno de los (erróneos, de todos modos) comentarios de su experto anónimo. Prefiero publicarlo en otro lado.”

¡Tomá! Einstein envía el manuscrito a una revista de medio pelo, el Journal of the Franklin Institute, que se lo acepta sin chistar: un paper de Einstein, papita p'al loro…

Mientras tanto...

El réferi se encuentra en un congreso con Infeld, otro amigo y colaborador de Einstein. Le cuenta a Infeld que había refereado el manuscrito de sus amigos y que no se lo cree. Se ponen a calcular juntos y descubren el error de Einstein+Rosen.

Cuando regresa a Princeton, Infeld le explica a Einstein que había conocido al réferi y lo que discutieron y descubrieron…

¿Cómo reacciona Einstein?
¿Eh?

Einstein le dice a Infeld…

“¡Justo justo descubrí ese mismo error anoche!”

(Mmmmm…)

13 de noviembre: Einstein escribe al JFI: Hay que hacer algunos cambios “fundamentales” porque había conclusiones que eran incorrectas… Sí, claro: todo. Empezando por el título, que cambia de la pregunta sugiriendo respuesta negativa a un inocente On gravitational waves. En el resumen ahora dice: "Resulta que existen soluciones rigurosas". Ah, mirá qué bien.

40 años después…

1974: Russell Hulse y Joseph Taylor descubren el decaimiento de la órbita del púlsar doble PSR B1913+16, por radiación gravitacional. El fenómeno medido (puntos rojos) coincide exactamente con la predicción de la Relatividad General (línea azul). Se trata de la primera evidencia (indirecta) de la existencia de las ondas gravitacionales. Reciben el Premio Nobel de Física en 1993.

40 años más…

14 de septiembre de 2015: El observatorio LIGO detecta directamente una onda gravitacional, emitida por el colapso de un agujero negro binario. También en acuerdo perfecto con los cálculos relativistas. Premio Nobel de Física 2017 para Kip Thorne, Reiner Weiss y Barry Barish.


Toda esta historia, documentada y atestiguada, salió a la luz durante el centenario del "año maravilloso" de Einstein, en el artículo Einstein versus The Physical Review, de D. Kennefick, Physics Today 58:43-48 (2005).

El editor del paper en Phys. Rev. fue John Tate, y el réferi que descubrió el error del erróneo error fue Howard Robertson, un experto en Relatividad General si los había en los años 30.

Hay abundantes errores en la obra de Einstein (como en la de cualquiera de nosotros). Infeld contó que una vez le dijo a Einstein que cuando publicaban juntos revisaba todo con especial cuidado, por terror a que se colara un error. Y que Einstein le dijo que no se preocupara tanto, ¡que había cada error publicado con su nombre! Si les interesa la figura y la obra de Einstein, no se pierdan Einstein para perplejos, de José Edelstein y Andrés Gomberoff.

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sábado, 10 de febrero de 2018

Eclipsito solar

Este jueves se alinean los patitos... Digo, la Luna y el Sol: habrá un eclipse solar. (Sí: estamos en temporada de eclipses.) La alineación no es exacta, así que se trata de un eclipse parcial. No es un eclipse muy notable, pero nuestro país se encuentra relativamente bien ubicado para disfrutarlo, especialmente en regiones australes. En Bariloche tendremos un eclipse de un 20% del Sol. En Ushuaia será del 40%, un mordisco apreciable.  Las líneas azules indican el porcentaje en distintos lugares. La hora exacta también depende del lugar, pero será más o menos entre las 18:30 y las 19:30, con el máximo eclipse alrededor de las 19 hora argentina. En timeanddate.com hay una buena página sobre el eclipse, con un mapa interactivo donde puede clickearse para saber las circunstancias exactas.

Una simulación del evento en Stellarium, con el paisaje de Bariloche, se ve así (aunque la silueta de la Luna no será tan manifiesta en el resplandor del Sol).


El máximo será de este tipo en Bariloche, con un 20% del diámetro del Sol cubierto por la silueta de la Luna. Como se ve, no es un graaaaan eclipse, pero como este año no hay ningún eclipse total de Sol, lo vamos a aprovechar igual. De paso, nos vamos preparando para el Gran Eclipse Solar sudamericano en julio de 2019. Ése sí: ¡a no perdérselo!

ADVERTENCIA IMPORTANTE 

No hay que mirar directamente al Sol nunca, ni con eclipse ni sin eclipse. Mucho menos con telescopio o binoculares. NUNCA JAMÁS. 

Sí se puede mirar a través de un filtro adecuado: anteojos de eclipse de origen confiable, filtros especiales para la astronomía solar, y filtros de máscara de soldar de número 12 o superior. Ni lentes de sol, ni radiografías, ni negativos de fotos, ni vidrios aumados, son seguros.

También se puede observar de manera indirecta, proyectando la imagen del Sol con binoculares, o a través de un agujerito hecho en un cartón, o simplemente mirando la sombra del follaje de alguna planta en una superficie blanca y lisa.



Crédito del mapa: Fernando de Gorocica - Own work based on Didactalia - Mapa de provincias de Argentina. Freemap, CC BY-SA 4.0.

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sábado, 3 de febrero de 2018

Clase B

Hace poco, desde la playa Los Troncos de Bariloche, hice esta linda foto del cielo sobre la cima norte del cerro López. La Nube Mayor de Magallanes está en lo alto. La estrella brillante a la izquierda es Canopus. La Gran Nebulosa de Carina está a punto de desaparecer tras el cerro, a la derecha de los cipreses.


Dos cúmulos de estrellas son evidentes en la foto. Uno de ellos es NGC 2516, cerca de la punta de uno de los cipreses. El otro, más grande, es IC 2602, el cúmulo de Theta Carinae, las famosas Pléyades del Sur. Acá está más grande, en una foto tomada minutos después con un teleobjetivo más largo. Es el grupito de estrellas un poco a la izquierda del centro. Abarca algo más que la Luna en el cielo.


IC 2602 es uno de los cúmulos más notables del cielo. Es el tercero más brillante, después de las Pléyades y las Híades. Como estos, es uno de los más cercanos a nosotros (490 años luz) y se aprecian a simple vista varias de sus estrellas brillantes. Es una de las regiones del cielo con mayor concentración de estrellas del escaso tipo espectral B, enormes y brillantes astros azules y jóvenes que nacieron todas juntas hace 36 millones de años. La más brillante de éstas es Theta Carinae, que forma el vértice de una figura como de diamante, completada por un arco de tres estrellas juntitas y una cuarta más separada, que en la foto se ven abajo y a la derecha de Theta. También parece una manito con el pulgar hacia abajo (o hacia arriba si observan a otra hora o época del año).

Valía la pena hacer un primer plano, así que en enero fotografié las Pléyades australes desde el balcón de casa, esta vez usando mi pequeño acromático de 80 mm F/5 como teleobjetivo. Aquí está.


El mejor instrumento para explorar este cúmulo es un par de binoculares 10x50 o un pequeño telescopio. Mide casi un grado de ancho, así que se necesita poco aumento para disfrutarlo. Está formado por unas 150 estrellas, todas ellas muy jóvenes. En esta imagen señalé con un círculo las estrellas de tipo B. Revisando el catálogo Hipparcos identifiqué 18 estrellas del cúmulo de magnitud superior a 7, con tipo espectral establecido, de las cuales 12 son de tipo B. Considerando que apenas el 0.13% de todas las estrellas son de tipo B, se trata de una concentración inusual. Las estrellas relativamente brillantes que quedan sin marcar son casi todas de tipo A (también raras en la población estelar general, 0.6%). Unas poquitas son de los tipos F y G (como el Sol). Así son los cúmulos jóvenes: plenos de estrellas masivas, brillantes y azules. En poco tiempo se convertirán en supergigantes y luego explotarán como supernovas, dejando tras de sí a los miembros más livianos y longevos, alguna se convertirá en supergigante roja, y se dispersarán lentamente en la población estelar de la galaxia.

El movimiento propio (el lentísimo movimiento con respecto a estrellas lejanísimas) indica que las estrellas de IC 2602 forman parte de una sistema de estrellas brillantes llamado Asociación de Escorpio-Centauro, sobre la que hablaremos en otra ocasión.


Los datos de distancia y edad de IC 2603 son de esta publicación:

Silaj J & Landstreet JD, Accurate age determinations of several nearby open clusters containing magnetic Ap stars,  Astronomy and Astrophysics 566:A132 (2014).

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