El GOAT y el BOAT

Greatest of All Time. Brightest of All Time.

BOAT: Brightest of All Time, la más brillante de todos los tiempos. Así han empezado a llamar a la explosión de rayos gamma (gamma ray burst, en castellano a veces traducen burst por "brote", lo cual me parece un error semántico) que bañó la Tierra el 9 de octubre del 2022, y que comentamos acá. Ya en aquella ocasión mencionamos que había sido extraordinario, y que la radiación había sacudido ¡la atmósfera! de la Tierra como si fuera una campana. En los meses que siguieron las mediciones del GRB 221009A siguieron sorprendiendo, ya que fue visible durante meses.

La siguiente imagen muestra el BOAT en el contexto de otros GRBs. No sólo fue fuertísimo (el eje vertical), sino larguísimo (el eje horizontal):

Hay dos tipos de GRBs: cortos (dos segundos o menos) y largos (varios minutos). Los cortos probablemente son el resultado de fusiones de estrellas de neutrones, como las que se han observado en ondas gravitacionales en el LIGO. Los largos, en cambio, son producidos por explosiones tipo supernova de estrellas muy masivas, en las cuales se forma un agujero negro y un par de chorros polares se llevan muchísima energía casi a la velocidad de la luz. Esos chorros impactan contra la materia de la estrella, que se recalienta y brilla. Esta radiación secundaria dura típicamente algunas horas o días, o meses como en este caso. Cuando uno de los chorros apunta hacia nosotros, vemos un GRB. A 2400 millones de años luz de distancia, ¡hay que tener puntería!

La energía que tienen estos jets es asombrosa. Si ocurriera un GRB a 100 años luz de la Tierra, directamente evaporaría nuestro planeta entero. A distancias mayores (pero infinitesimales comparadas con la distancia a las que normalmente los vemos brillar), esterilizarían la mitad del planeta del lado que recibiera el impacto del jet. 

Esta linda foto del telescopio Hubble muestra el Bote en la galaxia donde ocurrió (marcados con un circulito), en medio de un montón de estrellas de nuestra propia galaxia:

La mayoría de las imágenes del GRB 221009A que verán por ahí (como las que mostré el año pasado) muestran una serie de anillos concéntricos. Esto requiere cierta explicación. El GRB propiamente dicho es el punto central. Los anillos son luz de la explosión que tenía inicialmente trayectorias ligeramente distintas, y que le hubieran errado a la Tierra por poquito. Pero como la explosión ocurrió en un lugar del cielo tan densamente lleno de materia de la Vía Láctea (si bien muchísimo más lejos), algunos de esos rayos de luz se reflejaron en el polvo interestelar, y acabó llegando a nuestros telescopios. A medida que pasaron las horas, mientras el punto central brillaba y brillaba para luego apagarse lentamente, esos reflejos fueron cambiando; porque, como si fuesen ecos, nos fueron llegando desde distintas nubes de polvo. ¿Capisci?

Con ingenio, se pueden usar estos anillos para reconstruir algo que de otra manera es imposible de ver: la estructura tridimensional del polvo galáctico (al menos en esa dirección). El resultado es un gráfico, no una figura pomposa, pero es muy notable lo que representa:

Notar dos cosas: los dos ejes son logarítmicos. Las densidades que se muestan verticalmente cambian en un factor 1000 a distintas distancias. Las distancias, por su parte, también están en logaritmo, y en parsecs. El extremo izquierdo es 326 años luz, el medio 3200 años luz, el 10 a la uno son 32000 años luz, y el extremo de los datos está como a los 80000 años luz. Más allá la Vía Láctea se acaba, y se acaba el polvo.

Es posible que nunca más en miles de años volvamos a ver algo semejante, así que los astrónomos le están sacando el jugo, y el BOAT está en las noticias científicas desde hace meses.

¡Ah! Feliz cumpleaños, campeón.

 

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El paper que mapea la Vía Láctea usando el Boat es: Williams et al., GRB 221009A: Discovery of an exceptionally rare nearby and energetic gamma-ray burst, Astrophys. J. Lett. 946:L24 (2023). De allí tomé las últimas dos imágenes, y la de los anillos que usé para la composición BOAT del principio. 

Otro paper interesante es el que deduce propiedades estructurales del jet a partir de las observaciones y modelos astrofísicos, y que puede explicar (parece) por qué fue tan brillante. Traté, pero no logré rescatar algo contable de manera sencilla. El paper es: O'Connor et al., A structured jet explains the extreme GRB 221009A, Sci. Adv. 9, eadi1405 (2023). Leanlón.

Cerro Catedral

Amigos y lectores del blog saben que, desde mi balcón, tengo vista al Este: la estepa patagónica con el lago Nahuel Huapi a la izquierda y el cerro Carbón a la derecha. Pero desde la ventana del baño tengo una hermosa vista del cerro Catedral, la enorme mole famosa por las torres que inspiran su nombre y por la estación de esquí. Merece aparecer aquí tanto como el cerro López de notas recientes porque, sí señor, tengo fotos astronómicas hechas desde el baño. Aquí comparto algunas, hechas a lo largo de los años. Empecemos por ésta, de una hermosa conjunción de los planetas Venus y Mercurio a punto de esconderse:

La torre más alta es la cima del cerro, llamada Torre Principal, que se yergue a unos 2400 m sobre el nivel del mar (el lago y Bariloche están a 800-900 m). Es un bodoque de granito muy difícil de escalar, de unos 250 m de alto. La pequeña aguja a su izquierda se llama la Astilla y cerca del borde está la Peña Ancha (tiene una ventanita, que en realidad no está del todo cerrada). Durante esa conjunción fotografié la danza de los planetas a lo largo de los días, mostrando cómo se acercaban y alejaban:

En esta composición, la otra gran torre que aparece cerca del extremo izquierdo (a punto de recibir a Mercurio), es el Campanile, a veces llamado Campanile esloveno. La Torre Principal y el Campanile siempre me parecieron que son la mejor representación de la Catedral del nombre: una iglesia gótica de una torre (como la de Ulm, o incluso la de Bariloche) y un campanario separado (como el de Florencia, o la Torre de Pisa). Cuando sigan el movimiento de Mercurio, recuerden que no obedece a las leyes de Kepler, y que la explicación de su raro movimiento fue el primer gran logro de la Relatividad General.

Desde casa, esta vista está en la direción sudoeste. Así que en los meses de invierno puedo ver la puesta de la Luna llena sobre el cerro, así:

No es una gran foto astronómica, pero me encanta la composición. 

Por supuesto, cada tanto la Luna llena nos regala un eclipse. Tengo varios. Empecemos por éste, un eclipse parcial con el cerro muy nevado y un dramático cielo nublado:

La ladera nevada que se ve por delante es el cerro Otto, y se ve que la nieve llegaba hasta la altura de la ciudad. Con menos nieve y menos nubes tenemos este fantástico eclipse lunar total:

Esta toma más ancha abarca, a la derecha y detrás del Otto, parte del Diente de Caballo, la formación que limita por el sur las pistas de esquí del cerro Catedral. El mismo eclipse, poco después, nos muestra una fantasmagórica luna llena eclipsada escondiéndose tras la Torre Principal:

Incluso uno o dos días después del plenilunio, cuando la Luna se pone más tarde, la vista es preciosa:

Una con photombing de chimango:

Un luna de un día después de nueva:

En cambio, es en verano cuando puedo ver el Sol ocultarse tras estas cumbres:

Este Sol parece contradecir nuestra explicación sobre el color del Sol, ¿no? Pero lo vemos tan enrojecido por humo de incendios forestales (como ocurrió la semana pasada en el nordeste norteamericano). Es el mismo fenómeno que enrojece la luz de las estrellas vistas por detrás de las nubes de polvo astronómico.

Más de conjunciones. Aquí vemos a Júpiter y Saturno, a poco más de 1 grado de separación (si estás mirando esto en un celu no sé si llegues a ver a Saturno, está cerca de la cima):

Esta foto es de unos pocos días después de la Gran Conjunción de 2020. Los dos gigantes ya estaban separándose, cosa que seguirán haciendo durante mucho tiempo, ya que estas raras conjunciones ocurren apenas cada 20 años. Si te la perdiste, esperá hasta el 2040. 

Otra de Venus y Mercurio, conjunción más facilonga:

La cima que parece separada hacia la izquierda (y que se ve en varias fotos) es el Pico D'Agostini, que forma parte del llamado Catedral Sur; la perspectiva desde casa hace que parezca más alta, pero la verdadera cima del Catedral Sur es la puntiaguda que está entre ella y el Campanile.

Otra:

La cima de la izquierda (puntiaguda pero sin ser una torre) es la del Catedral Sur. 

Júpiter solo, muy brillante, aparece en esta foto. No sé por qué la hice. Tal vez sólo porque estaba trabajando en casa durante la cuarentena del 2020 y me llamó la atención al amanecer (que en inverno es pasadas las 9):

Para terminar comparto una foto que hice en una excursión al cerro, cerca del Refugio Frey (1700 m s.n.m.), con la gran constelación de Orión adornando el cielo sobre el anfiteatro que forman las torres, iluminadas por la Luna naciente a mis espadas:

La Torre Principal es la que vemos a la izquierda, en una perspectiva distinta de la que tengo desde casa. Cada una de esas torres, torrecitas, agujas, mogotes, peñascos, etc., tiene un nombre propio, como pueden imaginarse, porque el granito rosado del cerro Catedral es un paraíso para los escaladores. 

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Las fotos son mías, pero se las presto porque Barney dice que hay que compartir.

Sueños de supernova

Aquí vamos de nuevo: ¿está Betelgeuse a punto de explotar? Misma respuesta que en 2011, y que en 2020:  

NO. 

O sí. No sabemos.

En 2020 fue porque brillaba menos. Ahora es porque brilla más:

Esta curva de luz, hecha con datos de la AAVSO, muestra la gran bajada de brillo de 2019/2020 (¡perdió una magnitud entera!), y la irregular subida que está experimentando ahora. Debe haber muchas cosas todavía acomodándose después de aquel evento. También muestra que el brillo de Betelgeuse es siempre variable, con una oscilación casi periódica pero bastante irregular. 

Ojo: si Betelgeuse está por explotar, ¡yo estoy a favor! Sería un espectáculo extraordinario. Está suficientemente cerca para que su supernova alcance un brillo tal vez como de luna llena. ¡Sería visible de día! De noche sería un tremendo farol, haría sombras en el paisaje. Un par de semanas después de la explosión, la familiar figura de Orión se vería así:

 

El color iría cambiando con el paso del tiempo, haciéndose más roja con el paso de los días a medida que se fuera enfriando y apagando. Pero duraría mucho tiempo, muchos meses, hasta que finalmente dejaríamos de verla, y la familiar figura del cazador quedaría sin su hombro derecho:

Allí donde estuvo la estrella se formaría una estrella de neutrones, y una nebulosa con los residuos de la explosión iría expandiéndose lentamente, enriqueciendo de elementos pesados el medio interestelar. Mil años más tarde tal vez veríamos algo así:

Ya conté en 2020 que los modelos astrofísicos estiman que Betelgeuse tiene todavía bastante helio en el núcleo como para durar unos 100 mil años. Pero no hay un consenso unánime sobre esto. Un trabajo más reciente ajusta un modelo de evolución de la estralla basándose en la observación de carbono, oxígeno y nitrógeno en su superficie (que es lo único que vemos), y estima que ya está fusionando carbono, y que la explosión podría ocurrir mucho antes: ¡en 10 mil años! Claro, 10 mil años también es un futuro lejano, pero lo que en realidad pone en evidencia es que hay muchos detalles que ignoramos sobre la estrella. 

¿Y si en lugar de 10 mil son 100 años? ¿Y si son 10? Un trabajo aún más reciente (de la semana pasada; tuve que agregarlo en esta nota que ya estaba escrita), basado en un análisis de las oscilaciones de brillo, estima que Betelgeuse podría estar en la fase final de fusión de carbono, ya agotado el helio. ¡Incluso ya casi sin nada de carbono! La última frase del artículo da escalofríos: «a core-collapse leading to a supernova explosion is expected in a few tens years.» ¡Los fotones de la explosión ya podrían estar viajando hacia nosotros, ya que les lleva 800 años atravesar el breve abismo que nos separa! ¡Aaaaaahhhhhh! Miren, vean:

Y esta semana se publicó una notita refutando estos resultados (facepalm). Evidentemente, aunque sabemos mucho sobre los mecanismos que determinan la vida de las estrellas, hay muchas cosas que dependen de detalles que son muy difíciles de observar desde lejos. Esto da una incerteza que parece enorme, comparada con la vida humana, aunque sea pequeña en la escala cósmica. En todo caso, cuando explote, espero que no sea entre mayo y agosto (son los huecos en la curva de luz de arriba, cuando Orión está de día en el cielo). Crucemos los dedos.

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El paper que reevalúa cuánto tiempo le queda a Betelgeuse es: Tiayin et al., Stellar models of Betelgeuse constrained using observed surface conditions (2022). 

El nuevo es: Saio et al., The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods (2023). De allí adapté el gráfico de la abundancia elemental vs el momento de la explosión. Notar que el eje horizontal es logarítmico. 

La refutación de Saio es: Molnár et al., Comment on the feasibility of carbon burning in Betelgeuse (2023).

La imagen que usé para la SN Betelgeuse es realmente una foto de Betelgeuse, superpuesta a una foto mía de Orión sobre el bosque patagónico. Pero le cambié el color, revisando lo que se explica en de Jaeger et al., Observed Type II supernova colours from the Carnegie Supernova Project-I (2017). Unos 30 días después de la explosión, el índice de color B-V es aproximadamente 0.7, que es el efecto que traté de producir. Dos meses tras la explosión es bastante más roja, B-V = 1, y así por el estilo.

La imagen que usé para el residuo de supernova es de la Nebulosa del Cangrejo, producto de la supernova de 1054, que está 10 veces más lejos que Betelgeuse. Veríamos una especie de supercangrejo. Una centolla.

Si quieren seguir diariamente el brillo de Betelgeuse, hay un bot en Twitter: @Betelbot. Igual, es posible que nos enteremos el día antes por un aluvión de neutrinos. (Ver el Supernova Early Warning System.)

Ah: se pronuncia Betelgeuse, no se vuelvan locos.

¿Es un pájaro? ¿Es un avión? ¡No, es SuperBIT!

—Mi globo no me fallará; ni siquiera considero tal posibilidad.
—Pues es menester considerarla.
Julio Verne, Cinco semanas en globo

Causó cierta conmoción en Bariloche la aparición de un globo en el cielo. Muy blanco y brillante, muy alto, se lo vio pasar en dirección Oeste-Este al mediodía del sábado 13 de mayo. ¡Y no lo vi! Me enteré cuando mi amigo Daniel Chiesa publicó sus fotos en Facebook:

Tenía toda la pinta de un globo científico, como los que usan los meteorólogos para sondear la atmósfera. Pero casualmente había leído, a mediados de abril, acerca del lanzamiento de un globo astronómico. Así que revisé la trayectoria y, efectivamente, acababa de pasar sobre Bariloche, en su cuarta vuelta alrededor del mundo:

Se trata del telescopio SuperBIT, a bordo de un globo de alta presión de la NASA que lo transporta alrededor del mundo, empujado por los vientos estratosféricos, a 30 km de altura. Es una ubicación buenísima para un telescopio, ya que está por encima de más del 99% de la atmósfera, que distorsiona y absorbe significativamente las luces que llegan del cosmos. SuperBIT observa en un rango del espectro similar al del telescopio Hubble, desde el infrarrojo cercano hasta el ultravioleta, pero tiene un campo visual mucho mayor. Esta es una foto de la nebulosa Tarántula:

Además, como se pueden imaginar, es muchísimo más barato que un telescopio espacial. El inconveniente es que dura apenas unos meses, mientras el globo se mantenga inflado (en mayo lanzaron otro, con un observatorio de rayos cósmicos, y en un día tuvieron que abortarlo porque perdía gas). 

Me resulta maravilloso que puedan operar un telescopio colgando de un globo (la góndola se ve en las fotos de Daniel), que se mueve a capricho de los vientos y la gravedad de manera incontrolada. Sin embargo la precisión que logran es extraordinaria: milisegundos de arco. Es como enhebrar una aguja a un par de kilómetros de distancia, y no sólo eso sino mantener el hilo sin que toque el ojo de la aguja durante una hora, para hacer la foto. Lo logran con una combinación de sistemas mecánicos, electrónicos y ópticos. Uno más de los milagros de la ingeniería a los cuales ya nos hemos acostumbrado. Miren qué belleza esta foto de las galaxias Antenas:

El principal objetivo de SuperBIT es la observación de cúmulos de galaxias y la medición de las distorsiones que causa la gravedad en la luz que los atraviesa. Estas fotos que muestro aquí son seguramente sólo para difusión pública. Todavía no vi ningún resultado científico, pero estaré atento porque seguramente habrá algo para compartir. 

Tras más de un mes de vuelo, 5 vueltas y media a la Tierra, el globo fue desinflado de manera controlada y soltó la carga útil, que descendió suavemente en paracaídas en una región muy remota, cerca de Gobernador Gregores, en la Patagonia, el 25 de mayo, tras Cinco Semanas (y Media). ¡Espero que hayan podido recuperarlo!

P.D. noviembre 2023: Los datos fueron recuperados con éxito a pesar de la dura caída del globo y la plataforma en la Patagonia argentina. Los resultados están publicados en la revista Aerospace, de donde tomé estas imágenes:

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Daniel Chiesa dirige Astropatagonia, un emprendimiento de astroturismo en Bariloche, con un observatorio ubicado a una veintena de kilómetros del centro, en un lugar oscuro y precioso. Es muy recomendable. Él tomó las fotos que abren la nota. Las otras imágenes son de NASA/JPL/UToronto/SuperBIT.