sábado, 24 de abril de 2021

Claroscuro lunar

La Luna llena, que comentábamos recientemente, carece de sombras. Durante las fases creciente y menguante, en cambio, el juego de luces y sombras producido por la iluminación más o menos rasante del Sol produce paisajes cambiantes que uno no se cansa de observar. Siempre es más atractivo observar la Luna antes o después de la fase llena, por la riqueza de relieve que se puede observar. Prueben a iluminar una pared cualquiera con una linterna de frente y rasante y entenderán inmediatamente la diferencia. Incluso se puede ver la línea divisoria entre el día y la noche lunar (el terminador) reptando por la rugosa superficie, agigantando las montañas en sus sombras y revelando el fondo de los cráteres incluso en pocos minutos de observación. 

Existe un claroscuro lunar que es particularmente famoso. Se produce pocas horas antes del cuarto creciente, y se llama X lunar. ¿Por qué? Porque es una equis brillante que se destaca justo en el terminador:

 

¿La ven allí? El fenómeno dura unas horas nomás, pero es tan notable que es imposible equivocarse. Se ve bien con cualquier telescopio, y se puede fotografiar apuntando directamente con el celular en el ocular del instrumento. Este es un detalle de la zona, rotada con el norte hacia arriba. Son las crestas de los cráteres La Caille, Blanchinus y Pullbach, que yacen en la oscuridad del amanecer lunar.

La X lunar dura sólo unas pocas horas, de manera que no puede verse en cada cuarto creciente. Depende de si la Luna está visible cuando las condiciones de iluminación son las correctas. Ocurre más o menos cada dos meses. La próxima oportunidad en la Argentina es el 18 de mayo, a partir de las 20:40. La de junio no la veremos, pero la de julio sí. A principio de año hay que buscar en la web, hay gente que calcula las fechas y horas y las comparte. Recomiendo la página de SurAstronómico, donde Enzo de Bernardini muestra una secuencia de la aparición de la X durante el amanecer lunar. 



Aquí está la misma imagen con los cráteres anotados. Para orientarse y encontrarlos a partir de la noche siguiente, y asombrarse del distinto aspecto de la región, sirve el cráter Werner, que está pegado a la X justo hacia el sudeste (algunos le dicen X de Werner en lugar de X lunar). El cráter grande que está un poco más al norte es Albategnius, uno de los grandes cráteres notables del medio del disco lunar.

 

La siguiente es una foto de un par de días después, cuando se puede ver muy bien la Rupes Recta, una preciosa formación en forma de espada (una falla es la hoja, y un cráter a medias hundido en el mare hace de empuñadura). La X está (estuvo) entre la rupes y Werner.


Bastante más al norte que la X, traten de observar una V lunar. Formada por unas rugosidades alrededor del pequeño cráter Ukert M, justo al sur de las manchas súper oscuras del Aestuum. En mi foto se ve con una sombra que una de las rayas proyecta sobre la otra.


sábado, 17 de abril de 2021

M87: la película

Esta semana la NASA organizó la Black Hole Week, un evento mundial creado para celebrar uno de los objetos astronómicos que más captura la imaginación de la gente. Me enteré tarde, pero aquí nos unimos hoy. La celebración coincide con el aniversario del anuncio, el 10 de abril de 2019, de la imagen lograda por el telescopio más grande del mundo (el Event Horizon Telescope, EHT) del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la galaxia gigante Messier 87, en el cúmulo de galaxias de Virgo. La imagen es una reconstrucción hecha a partir de registros simultáneos de ocho radiotelescopios distribuídos por todo el mundo, logrando una resolución espacial sin precedentes. Si alguien te dice que eso no es una foto, recordá que las que sacás con el celular también son una reconstrucción matemática de los datos recolectados por un sensor de radiación electromagnética. La diferencia está en detalles técnicos. Así que es una foto. Es ésta:

El disco oscuro central mide 20 microsegundos de arco (una pelo a mil kilómetros), y es un 25% mayor que el "verdadero" agujero, el espacio de donde no puede escapar la luz. El anillo brillante alrededor no viene del agujero negro, por supuesto, sino del material supercaliente que existe a su alrededor, ya que M87* (se dice "eme ochenta y siete asterisco", o em-eighty-seven-star) es como un quasar ("cuéisar"). Hasta podemos ver (y lo hemos fotografiado nosotros mismos) el chorro de materia y energía que surge de sus proximidades. El propio EHT ha fotografiado el movimiento del chorro que surge del quasar prototípico 3C 279, que también mostramos en 2020.

Cuando comentamos el evento en 2019 dijimos que las observaciones correspondían a 4 días distintos en 2017, y que también se había registrado la polarización de la radiación para reconstruir el campo magnético, que en estos objetos juega un rol organizando el flujo de materia y energía. Y los dos hechos han dado lugar a nuevos descubrimientos. 

En septiembre de 2020, en plena pandemia de covid-19, la foto de M87* se convirtió en una minipelícula de pocos fotogramas, que muestra el movimiento del material alrededor del agujero negro:

La imagen de alta resolución de 2017 (usando el EHT completo) se ha usado como patrón para reconstruir las imágenes tomadas, de manera preliminar, con menos componentes en años anteriores. Obviamente, el resultado es conjetural, y depende de una cantidad de suposiciones acerca del objeto (su momento angular, por ejemplo), pero sirve de muestra de las posibilidades del instrumento. En el futuro podremos ver el verdadero movimiento del anillo de materia en escala de días. 

Tan extraordinaria como esta película es la reconstrucción del campo magnético, publicada hace pocos días. La imagen de portada es preciosa, artística pero basada en las verdaderas observaciones. No es en absoluto comparable a las fotos de arriba: el EHT no tiene la resolución suficiente para obtener esta imagen. Los filamentos que vemos en la parte brillante se supone que son chorros de plasma en el disco de acreción del agujero negro. El plasma es materia eléctrica cuyo movimiento produce y a la vez obedece a los campos magnéticos, cuya dirección e intensidad puede medirse en la polarización de las ondas de radio observadas. La verdadera imagen es mucho menos atractiva, pero es de destacar que se puede observar el movimiento en los cuatro días de observación de 2017:

La medición, indirectamente, permitió calcular la tasa a la cual el material del disco está cayendo dentro del agujero negro. No parece mucho, pero no sé cuánto me esperaba: son unos dos Júpiters por año, o un par de Tierras por día. Gulp.

El campo magnético observado es decepcionantemente tenue: entre 1 y 30 Gauss, no mucho mayor que el campo magnético en la superficie terrestre. Pero claro, extendido por un espacio inmenso, es una energía enorme.

Seguimos esperando las imágenes del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra propia galaxia. Es muchísimo más chico que el de M87, de manera que aunque está mucho más cerca, es más duro de pelar. Pero el EHT tiene sin duda un futuro prometedor y veremos cosas fascinantes en el futuro cercano.



Las imágenes son de los papers que cuentan los descubrimientos:

Wielgus et al, Monitoring the morphology of M87* in 2009–2017 with the Event Horizon Telescope, ApJ 901:67 (2020).

The Event Horizon Telescope Collaboration et al., First M87 Event Horizon Telescope results. VII. Polarization of the ring, ApJL 910:L12 (202).

The Event Horizon Telescope Collaboration et al., First M87 Event Horizon Telescope results. VIII. Magnetic field structure near the event horizon, ApJL 910:L13 (2021).

sábado, 10 de abril de 2021

La oscura Bahía de la Pasión

There is no dark side of the moon really. Matter of fact it's all dark.
Gerry O'Driscoll, portero de Abbey Road

Toda la Luna es muy oscura. Así de brillante como la vemos en el cielo, refleja apenas el 13% de la luz del Sol, comparable con una calle de asfalto. Para comparar, la Tierra refleja el 37%. Las lunas de Júpiter también son más brillantes: Callisto refleja el 22%, Ganymedes el 43% y Europa el 67%; Io, que no es de hielo sino de roca, ¡refleja el 63%!

Pero ese 13% de la Luna es un promedio. La Luna tiene partes más claras y otras más oscuras, que se aprecian mejor durante la Luna llena cuando, con el Sol a nuestras espaldas, no hay sombras que confundan el tono de las rocas (si bien es el momento de máximo efecto de oposición, ya comentado).


Las zonas oscuras son los mares lunares y otras cuencas basálticas, inundados de lava por vulcanismo efusivo (como el del volcán de Islandia que estuvimos viendo recientemente). Las zonas brillantes son las terrae, tierras altas de anortosita en lugar de basalto, que a lo sumo tienen un fondo de basalto en algunos cráteres mayores. Las tierras están mucho más craterizadas que los mares, indicando que son más antiguas. Los sistemas de rayos de algunos cráteres también son brillantes

En conjunto, la Luna llena muestra una enorme variedad de tonos (además de sutiles colores). Pero hay una región, cerca del centro, donde se destacan unos manchones particularmente oscuros. Más oscuros que ningún otro lugar de la Luna. Son los que marqué en esta foto (flechas anaranjadas):

Son notables en binoculares y en el telescopio. Y siempre me intrigaron, porque los mapas de la Luna no muestran allí nada destacable. Son tres manchones en el borde sur del Sinus Aestuum, la Bahía Ardiente que se encuentra al sur del gran Mare Imbrium, el Mar de las Lluvias. Al sur del pequeño Mare Vaporum también hay un manchón oscuro, no tan notable. En este recorte las vemos más grandes, junto con algunas regiones más chiquitas y muy oscuras: una recta y una zigzagueante, justo sobre la línea brillante que marca las cimas de los Montes Apeninos, a la derecha de la foto.

Finalmente encontré información en el sitio del Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), un satélite lunar que lleva más de 10 años mapeando la Luna en 3D y altísima resolución. Los manchones oscuros son Dark Mantle Deposits (DMD's), y son ellos mismos muy heterogéneos, con muchísimos manchoncitos súper oscuros. Como este sitio, en el manchón más occidental de Sinus Aestuum:

Son depósitos difusos de muy bajo albedo (reflectividad), restos de antiguas erupciones piroclásticas (explosivas, a diferencia de las que inundaron de basalto las grandes cuencas). Esa foto mide 940 m de ancho, y cada manchita negra es un cratercito de unos 20 m. El material es más oscuro en los bordes de esos cratercitos, lo cual indica que se trata de un depósito subsuperficial a muy escasa profundidad. Por el contrario, los dos cráteres más grandes, que excavaron más profundo, muestran un material mucho más brillante. Estos depósitos piroclásticos apenas enterrados seguramente serán un recurso importante y accesible de las futuras colonias lunares. Esta es una microfotografía de una muestra, traída por los astronautas del Apollo 17. Son esférulas de vidrio volcánico, muy distintas de las rocas que componen el regolito lunar más abundante.

Aquí hay un ejemplo notable de una de estas excavaciones del material oscuro, que se encuentra en el sur de Aestuum, cerca del pequeño cráter Scrhöter W. La imagen mide 500 m de ancho:

La rayita y la viborita resultaron ser de naturaleza distinta, son simplemente basaltos oscuros. La viborita es en realidad varias manchas no conectadas en el Palus Putredinis (el Pantano de la Podredumbre), cerca del cráter Arquímedes. La más cercana a las montañas (Apeninos) está recorrida por la Rima (grieta) Hadley. En uno de sus meandros aterrizó Apollo 15. La raya es un valle lineal cruzado por la Rima Bradley. Rima Bradley en general está en terreno alto, pero atraviesa esta zona oscura y deprimida que a veces llaman "charcos" (ponds) del mare.



Las fotos de la luna llena y el crop de Sinus Aestuum son mías. Las fotos de los depósitos oscuros del Sinus Aestuum son de NASA/LROC/ASU. Recomiendo visitar su Quick Map (el link está centrado en el punto oscuro).

El mapa de Palus Putredinis está hecho con el obligatorio Virtual Moon Atlas.

Aestuum es el genitivo de aestus, que significa ardor, calor, hervor, y también pasión; se reconoce en ella la palabra relacionada aestas, el verano o estío. Sinus Aestuum se traduce en general como Bahía Ardiente, pero para el título usé el otro significado.

sábado, 3 de abril de 2021

La súper conjunción

El año pasado tuvimos una notable Gran Conjunción. Así se llaman las conjunciones de los planetas Júpiter y Saturno, que por razones de mecánica celeste se producen cada más o menos 20 años. La del 21 de diciembre pasado fue especial porque los planetas se aproximaron a apenas un décimo de grado (la Luna mide medio grado, imaginen). Esto permitió verlos juntos en un ocular típico de un pequeño telescopio, algo sumamente inusual (pésimo seeing en Bariloche, busquen mejores fotos por ahí).


La próxima Gran Conjunción será en noviembre de 2040. Los veremos en el cielo del amanecer a poco más de un grado de separación. Ni de lejos tan notable como la del 2020, pero una linda conjunción. Debido a que Júpiter y Saturno se mueven muy despacio en el cielo, la danza de aproximación durará meses. Esto les dará tiempo de acomodarse con otros planetas. ¡Y en septiembre de 2040 tendremos esta extraordinaria Súper Conjunción!

Están los planetas gigantes, y también Mercurio, Venus y Marte. Y la Luna. Todos en apenas 10 grados en el cielo del atardecer: como un puño con el brazo estirado. 

Andá anotándolo en el calendario, no te lo vayas a perder...

 


Ilustración hecha con Stellarium.