sábado, 28 de noviembre de 2020

Arecibo: Eye in the Sky

Seguramente ya te enteraste: la National Science Foundation anunció que va a decomisionar y demoler el gran radiotelescopio de Arecibo. Uno de los cables auxiliares que soportan las antenas sobre el disco reflector de 300 metros se rompió en agosto, seguido por uno de los cables principales en noviembre. Ambos cables, que son enormes, rompieron parte de la estructura del reflector, y su pérdida hace que toda la superestructura esté en riesgo de colapsar de manera descontrolada. Una más para este 2020 infernal.


El radiotelescopio de Arecibo, con su aspecto futurista y su emplazamiento exótico en la selva caribeña, siempre capturó la imaginación del público, y ocupa un lugar destacado en la cultura popular con sus apariciones en películas y series. Durante 50 años fue el radiotelescopio más grande del mundo, hasta la inauguración del chino FAST (de 500 metros, pero con 300 usables, o sea casi igual que Arecibo). Hasta el VLA, con sus 27 antenas, tiene sólo un quinto de la superficie de recepción, y ALMA menos de un décimo. En sus casi 60 años ha producido una cantidad impresionante de descubrimientos astronómicos. Apenas inaugurado, en Arecibo se descubrió que la rotación de Mercurio es de 59 días, no de 88 (gravitacionalmente bloqueado por el Sol) como se había creído durante décadas. Todavía en los 60s, su observación de pulsos de radio cada 33 ms viniendo del centro de la Nebulosa del Cangrejo fue la confirmación definitiva de la hasta entonces conjetural y disputada existencia de las estrellas de neutrones. En 1974, la observación del decaimiento de un púlsar binario fue la primera confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales de la Relatividad General, y mereció el Premio Nobel de 1993 para Hulse y Taylor. El mismo año, los legendarios Frank Drake y Carl Sagan transmitieron el mensaje de Arecibo, el primer intento de comunicarse con una civilización extraterrestre. Durante décadas Arecibo fue el principal sitio de SETI, a caballito de sus observaciones astronómicas, ya que es capaz de detectar una transmisión hecha por una instalación similar a 1000 años luz de distancia, un volumen donde hay 10 millones de estrellas. Además de radiotelescopio, Arecibo es un radar, y ha mapeado exhaustivamente la superficie de Venus, descubierto hielo en Mercurio y lagos de hidrocarburos en Titán, y observado las superficies de numerosos asteroides cercanos a la Tierra. El Premio Nobel del año pasado lo recibieron Mayor y Queloz por descubrir el primer exoplaneta en órbita de una estrella como el Sol, pero el primer exoplaneta, tres en realidad, fueron descubiertos en Arecibo, alrededor de una estrella de neutrones. Y son muchísimas sus observaciones de la principal función de un radiotelescopio: gases, desde hidrógeno hasta moléculas orgánicas, ya sea en el medio interestelar o en galaxias remotas.

La NSF ha dicho que es posible que haya más daño en otros cables, que se encuentran ahora soportando el peso adicional por los que se cortaron. Ante la posibilidad de que la estructura colapse, han decidido no repararla y demolerla de manera controlada para preservar los edificios. El Observatorio seguirá existiendo, pero sin el radiotelescopio su uso pasará a ser testimonial, y andá a saber cuánto tiempo lo mantienen. ¿Acaso se podrá construir un reemplazo en el mismo sitio? Quién sabe. La demolición va a ser carísima, y un nuevo instrumento muchísimo más. Arecibo no es para nada un instrumento obsoleto, ya que fue mantenido y renovado de manera sostenida durante su existencia. Parece mentira que no se lo pueda reparar, son cables después de todo, cables gruesos pero cables. Hay al menos una petición oficial para explorar la posibilidad de estabilizar la estructura y repararla. En fin.

Estaba pensando que, si no lo van a reparar, tal vez sería mejor que lo dejen colapsar y decaer naturalmente. Que se convierta en un observatorio arqueológico, como Stonehenge. Dentro de 5000 años lo visitarán los turistas marcianos, y los guías locales se lo mostrarán orgullosos: Desde aquí, una civilización hoy extinta observaba las estrellas.


PS, 1 de diciembre de 2020. Las antenas de Arecibo colapsaron. Tweet de Deborah Martorell.


sábado, 21 de noviembre de 2020

Hay coronas y coronas

El eclipse solar total de julio de 2019, que cruzó la Argentina, se produjo en un año muy tranquilo de actividad solar: 281 días sin manchas solares. Toda la fase parcial del eclipse, mientras la silueta de la Luna fue avanzando sobre la fotósfera, vimos la superficie del Sol impoluta:

Pero esta tranquilidad se está acabando. El Sol está saliendo de su fase inactiva, y en las últimas semanas hemos visto los primeros grandes archipiélagos de manchas solares que delatan el despertar del nuevo ciclo de actividad, el ciclo 25. El 29 de octubre, probando un nuevo filtro solar para usar en el eclipse, pude ver este grupo de manchas, que se había formado el día anterior. 

El 11 de noviembre hice otra prueba, en la que salió este grupo:

La manchas solares son regiones donde el campo magnético solar es más intenso y enfría un poco la materia hirviente del Sol, que por esta razón se ve más oscura. Una visita a The Sun Now, en el Solar Dynamics Observatory, nos muestra los campos magnéticos asociados con las manchas del 11 de noviembre. Los colores indican polaridad, y podemos ver una parte roja (campo entrante) y una azul (campo saliente). En el ciclo actual vemos el rojo a la derecha (leading) y el azul a la izquierda (trailing, no sé cómo se dicen estas cosas en castellano).

Durante el máximo anterior (en 2015), una mancha parecida en la misma región del Sol se veía así, con los polos al revés que ahora (azul leading, rojo trailing):

Cada 11 años el Sol invierte su campo magnético, y las manchas solares cambian de polaridad, algo que se llama Ley de Hale. Once años más, y se vuelve a la situación inicial, formando un período completo de 22 años. En cada período hay dos máximos de cantidad de manchas, y dos mínimos. Este campo magnético solar es el que "peina" la corona solar, que es la inmensa atmósfera eléctrica del Sol, que sólo podemos ver durante los eclipses totales. La corona en 2019, en el mínimo de actividad solar del ciclo 24, se veía así:

Pero estas estructuras son dinámicas, así que lo que veremos el próximo 14 de diciembre, en el #GranEclipsePatagónico, será distinto: la corona cuando el Sol esté saliendo del mínimo. Esperemos que la aparición de esta corona señale el comienzo de la desaparición de la otra.


Las imágenes del campo magnético solar son de NASA/SDO.

sábado, 14 de noviembre de 2020

Desmitificando el eclipse

Hoy sábado a las 21:00, te esperamos en la Feria del Libro de San Martín de los Andes. Por Zoom ID 811 5492 1740.

¡Falta un mes para el #GranEclipsePatagónico! Aprovechemos para derribar algunos de los mitos sobre los eclipses que, inevitablemente, circularán las próximas semanas.

1. Que en el momento del eclipse pesás menos (medio kilo menos). ¡FALSO!
Es cierto que la gravedad de la Luna afecta la Tierra: las mareas son su manifestación más evidente. Desde el punto de vista de las mareas, un eclipse no es más que una Luna nueva. También es cierto que durante la Luna nueva y la Luna llena las mareas son más pronunciadas. Pero las mareas sólo se perciben en objetos muy grandes porque dependen de la diferencia entre la gravedad en un lado y en otro. El hecho de que haya tanta agua en nuestro cuerpo no interesa: por un lado, aunque las mareas del océano son las más evidentes, el agua es irrelevante en el fenómeno, ya que la gravedad afecta toda la materia por igual; por otro lado, no somos suficientemente grandes.

2. Que son eventos súper raros. ¡FALSO!
Los eclipses, como las sandías y los turistas, vienen en temporadas. Hay dos o tres temporadas por año, separadas unos seis meses, con uno o dos eclipses solares en cada una. Todos los años hay eclipses solares, y casi todos los años hay eclipses totales (¡en 2018 no hubo ninguno!). Son eventos raros si uno se queda parado en un lugar de la Tierra. Si querés ver un eclipse, en particular un eclipse solar total, conviene ir a buscarlo.

3. Que durante el eclipse total se hace de noche. ¡VERDADERO!
El cielo se oscurece como si fuera el comienzo de la noche, se encienden las luces automáticas, y hasta se ven las estrellas brillantes y los planetas (si alguien se acuerda de mirarlos). Todo alrededor, cerca del horizonte, se ve como un raro amanecer circular: es el borde de la sombra de la Luna.

4. Que durante el eclipse baja la temperatura y cambia el viento. ¡VERDADERO!
La temperatura puede bajar varios grados y el viento, que responde a los cambios de temperatura y presión del aire, también lo siente. Incluso durante el eclipse anular de febrero de 2017 sentimos este efecto, aunque el cielo siguió viéndose celeste. También lo experimentamos en el eclipse total de 2019.

5. Que los animales se confunden y se preparan para dormir. ¡Mmmm!
No conozco ningún reporte fidedigno de esto*, aunque es completamente razonable: realmente parece una noche súbita, y es lógico que algunas aves, por ejemplo, se dispongan a dormir. Un par de minutos después "amanece" y listo, siguen su vida lo más campantes, apenas confundidas.

* Mi amigo Santiago, físico argentino que trabaja en la NASA, fue a ver el Gran Eclipse Americano del 2017 y me contó que "los pájaros se callaron". En San Juan en 2019 vimos pasar bandadas, pero ya era la tardecita y seguramente ya se preparaban para la noche de todos modos.

6. Que las cabras se desmayan. Falso, sin más comentarios.

7. Que si mirás el eclipse sin los anteojitos especiales te quedás ciego. ¡VERDADERO! (pero no del todo)
Hay mucha exageración con esto. Para empezar, los dos minutos de totalidad PUEDEN Y DEBEN mirarse a ojo desnudo. El Sol, después de todo, está detrás de la Luna. Nadie se queda ciego por mirar la Luna. Es cierto que es peligroso mirar fijamente el Sol durante las fases parciales del eclipse. Pero todos hemos mirado el Sol alguna vez, fugazmente, sin quedarnos ciegos. No hay daño permanente si se mira el Sol durante un par de segundos, y puede ser interesante ver el famoso "anillo de diamante" y las "cuentas de Baily". Sólo nos deslumbrará (y nos perderemos lo que pase después). Pero atento: si mirás el Sol a ojo desnudo durante varios minutos, o durante varias horas, te quedarás ciego, haya o no haya eclipse. Eso sí: nunca, NUNCA, ni por un segundo, hay que mirar el Sol a través de un telescopio o binoculares sin un filtro adecuado.

8. Que las embarazadas no deben mirar el eclipse porque daña al bebé. ¡FALSO!
El eclipse sólo bloquea parte de la luz del Sol. ¿Qué efecto podría tener eso sobre un embarazo? Ocurre cada noche, cuando el Sol se esconde detrás de la Tierra, o cuando la embarazada se pone bajo techo...

9. Que cualquier alimento preparado durante el eclipse resulta envenenado. ¿QUÉ? ¡Por favorrrr!
Ídem. ¿Nunca cocinaste de noche? Igual, no sé a quién se le ocurriría quedarse en la cocina en lugar de salir a ver el eclipse...

10. Que durante el eclipse hay que plantar flores para que salgan más bonitas. ¡FALSO!
Largá la palita y mirá el eclipse.

11. Que dentro de un milenio no habrá más eclipses totales porque la Luna se está alejando. ¡FALSO! Pero con algo de verdad...
Alguien le pifió unos seis ceros. Porque es cierto que la Luna se está alejando (es un efecto secundario de las mareas, que ya comentamos), así que dentro de unos... 620 millones de años, algún día, ocurrirá el último eclipse solar total de la Tierra. ¡Aprovechalos mientras duren!

12. Que el eclipse produce efectos "energéticos" o "espirituales" en las personas. ¡Mmmm!
Si contamos el hecho de ver algo hermoso como un efecto espiritual, sí. Nada más.

A propósito de esto último, escuché el año pasado y este año también, comentarios que me sorprendieron. Gente un poco "harta" del eclipse, o que no entiende por qué tanta historia si no es un fenómeno misterioso, como pudo ser en otros tiempos: es apenas una cosa pasando delante de otra. La razón por la que nos fascina un eclipse, por la que millones de personas se sienten atraídas como para viajar miles de kilómetros para verlos, no es que sean un misterio ni produzcan cambios espirituales. Es simplemente disfrutar de algo raro y hermoso. No es más que eso. Escuchamos una y otra vez una sinfonía de Beethoven porque disfrutamos de algo hermoso; si no, bastaría escucharla una sola vez en la vida y listo.

Si vas a venir a Río Negro (si podés) no dejes de visitar la página del Grupo Osiris sobre el eclipse y las actividades organizadas: eclipses.com.ar


La foto de la corona solar (la gigantesca atmósfera del Sol que sólo se ve durante los eclipses totales) que aparece en el cartel es mía.

sábado, 7 de noviembre de 2020

La fragilidad de los asteroides

Hace pocos días un robot con un nombre extraordinario OSIRIS-REx, hizo una tarea delicada y peligrosa a pedido de sus creadores. De manera autónoma, guiado por su sentido de la vista y valiéndose de sus motores cohete, descendió a la escarpada superficie del asteroide Bennu y, usando su brazo articulado, tomó una muestra del suelo para traerla a la Tierra. La imagen es una ilustración realista del sitio del descenso, porque primero se pasó un año reconociendo al milímetro toda la superficie. El evento se transmitió en vivo pero sin imágenes, porque el ancho de banda y la demora debida a la distancia no lo permitían. Al día siguiente llegaron las fotos que tomó OSIRIS-REx para mostrarnos, y lo que se ve es notable.


En el video vemos los últimos segundos del descenso, con el brazo sosteniendo el dispositivo recolector, que mide unos 50 cm de diámetro. Cuando toca el suelo ocurren un montón de cosas, y vuelan cascotes y polvo, hasta que finalmente la nave retrocede para ponerse a salvo. En una versión lenta de los segundos cruciales vemos lo siguiente.


Las piedras empiezan a volar desde el instante del contacto, pero luego el robot sopla para levantar más material y poder recolectarlo. En ese momento vemos una gran sombra, y cuando el robot se aleja podemos ver su borde, a la derecha. Es como si se hubiera formado un cráter. Ya se sabía que el suelo de Bennu era muy suelto, por mediciones de su densidad, y se esperaba que el brazo penetrara un par de centímetros. Pero aparentemente, entre el movimiento hacia abajo y el soplido, yo diría que penetró como 50 cm por lo menos. Uno diría que, de no haber retrocedido, se habría enterrado por completo en el regolito

Vale la pena ver el instante exacto del contacto. Estos son dos frames, justo antes y justo después:

Se puede ver que inmediatamente se perturban los guijarros a cierta distancia del punto de contacto. La piedra grande de la izquierda parece moverse bastante, levantando la punta que estaba parcialmente enterrada. Justo en el borde superior del dispositivo se ve también una piedra grande, cubierta por guijarros. Este tipo de cascotes era justamente de las que más preocupaban a los diseñadores del aparato, porque podían evitar un contacto plano con el suelo, necesario para la aspiración de polvo y guijarros. Lo que ocurrió fue sorprendente: la piedra literalmente se pulverizó al apretarla (en la aproximación se ve mejor).

Después del procedimiento OSIRIS-REx se elevó inmediatamente por seguridad, y fotografió la parte inferior de la aspiradora para comprobar el resultado de la recolección. Esto también fue sorprendente: ¡había tanto material dentro, que las piedras estaban escapando! Se decidió suspender dos maniobras previstas, para no sacudir innecesariamente la muestra. Por un lado, no se frenó el ascenso alejándose de Bennu, que se mantuvo a una velocidad constante de 40 cm/s. Por otro lado, no se hizo una pirueta que pretendía medir la masa recolectada directamente. Se considera exitosa una recolección de 60 gramos, y por la inspección visual estiman que debe haber cientos de gramos, tal vez más de un kilo. Así que sólo quedaba empaquetar el dispositivo en la cápsula que caerá a la Tierra en 2023. ¿Sobrevivirá alguna piedra a la tremenda sacudida del reingreso?

También es interesante lo que se ve en un video hecho con la cámara de navegación, que muestra toda la secuencia de aproximación al sitio de muestreo (vayan a verla en ese link, se lo ve acercándose, un parche de suelo más suave que el resto). En una interesante discusión en unmannedspaceflight se están analizando estas imágenes. Una sombra que se ve aparecer tras el toque me parecía un cráter tallado por uno de los cohetes de retroceso al disparar. Pero este montaje del usuario Greenish muestra claramente que es el manto de material eyectado por el toque, haciendo sombra sobre el paisaje. Es de manual.

Cuando uno ve esto no puede dejar de preguntarse si lo que sabemos de los asteroides, basado fundamentalmente en los meteoritos que hemos encontrado en la Tierra, no está extremadamente sesgado. Me da la impresión de que un asteroide como Bennu, si chocara con la Tierra, se desintegraría por completo en la atmósfera, sin producir meteorito alguno. Tal vez los asteroides que sobreviven al impacto no son una muestra típica. Bueno, los metálicos sabemos que son raros, pero tal vez las condritas mismas, de roca, sean raras. Coincidentemente, esta semana se publicó un análisis del descenso de Philae sobre el cometa 67P hace unos años, mostrando que el hielo cometario es más frágil que la nieve recién caída, más blando que la espuma del mar. ¿Será por esto que del mayor impacto de los tiempos recientes, el de Tunguska en 1908 en Siberia, que produjo una explosión de decenas de megatones que se sintió a miles de kilómetros de distancia, no tenemos ni un miserable meteorito?

Todo esto ocurrió a 300 millones de kilómetros, después de 4 años de viaje, en un terreno completamente distinto y mucho más peligroso que el esperado, y el robotito tocó el asteroide a menos de un metro de distancia del lugar previsto. Fue una hazaña de la ingeniería, la robótica y la tecnología espacial. Y un éxito que probablemente revolucionará nuestro conocimiento de los asteroides pequeños, cápsulas del tiempo de los orígenes del sistema solar. 


El 25% del material que OSIRIS-REx traiga a la Tierra será entregado al investigador responsable del proyecto, para su análisis. Partes más pequeñas se entregarán a diversos partners de la misión (Canadá y Japón, y no sé si alguno más). La mayor parte se preservará para el futuro, a ser usado cuando haya tecnologías que hoy no sospechamos.

El robot japonés Hayabusa-2 se encuentra ya camino a la Tierra, portando también una muestra (si no me equivoco mucho menor, menos de un gramo) del asteroide Ryugu. Llegará el mes que viene. ¡Qué ganas de ver lo que trae!

Las imágenes y videos son de la NASA/JPL/OSIRIS-REx. Versiones de alta definición pueden verse en https://svs.gsfc.nasa.gov/13744. 

El paper sobre Philae es: O'Rourke et al., The Philae lander reveals low-strength primitive ice inside cometary boulders, Nature 586:697–701 (2020). Hay un fantástico video de 5 minutos con el resultado explicado.