Para despedir el año, presentamos un clásico de En el Cielo las Estrellas:
todas las lunas de 2024, en 3 minutitos. Está acelerada 200 mil veces, y
vista con el polo sur hacia arriba, tal como la vemos desde el
hemisferio sur.
Atentos, porque hay eventos lunares destacados en 2024. El 8 de abril hay un eclipse solar total
que cruza México, Estados Unidos y Canadá. Será parcial en toda América del Norte y Central.
No es un buen año de eclipses lunares. El 24 de marzo, antes del eclipse solar norteamericano, habrá un insignificante eclipse penumbral. Después del eclipse solar habrá una linda seguidilla de superlunas en los meses del invierno austral, de manera que serán superlunas muy altas en el cielo. No se las pierdan.
Y el único otro eclipse lunar del año, asociado al eclipse solar de octubre,
será parcial pero también insignificante. Visible desde buena parte del
hemisferio occidental, a uno y otro lado del Atlántico, el 18 de
septiembre. Agéndenlo, por si no tienen otros planes.
Veamos algunos de los eventos lunares menos reconocidos del año:
La fase más larga: entre la luna llena del 25 de enero y el cuarto menguante del 2 de febrero habrá 8.225 días. Ideal para el verano.
La luna más cercana: la luna nueva del 10 de marzo estará a sólo 356 895 km (del centro de la Tierra).
La lunación más corta: el ciclo desde el cuarto menguante del 30 de mayo al cuarto menguante del 28 de junio será el más corto del año, con 29.195 días.
La fase más corta: de llena (el 19 de agosto) a cuarto menguante (el 26), durará apenas 6.625 días.
La luna más lejana será la nueva del 2 de octubre, a 406 516 km.
La lunación más larga: será la del cuarto menguante del 23 de noviembre al del 22 de diciembre, con 29.868 días.
El cuarto más iluminado será el menguante del 22 de diciembre (¡Cómo! ¿La luna en cuarto no está siempre iluminada al 50%? No. Otro día lo explico.)
Hay ocultaciones (son como mini-eclipses) de algunos planetas por la Luna. Por ejemplo, la Luna ocultará a Saturno en 11 ocasiones. La más interesante para la Argentina será la del 31 de mayo:
También habrá ocultaciones de Neptuno, el planeta azul. ¡Quince! Ninguna pinta bien para Argentina, pero estaremos atentos a las fotos que puedan hacerse desde otras latitudes:
El 2023 terminará con luna nueva. Año nuevo, luna nueva. ¡Felicidades!
Animación de la Luna hecha con Celestia. Predicciones de ocultaciones hechas con Occult v4. Mapas de eclipses solares de Time and Date.
Los quasars aparecen por acá cada tanto, así que ya saben: son los núcleos de galaxias activas, donde un agujero negro supermasivo se está dando un festín de materia, y entonces emite dos poderosos chorros de materia y energía. Ah, y se dice "cuéisar". Cuando uno de los chorros apunta hacia nosotros, se lo ve desde la Tierra como una fuente de radio inusual, tan pequeña que parece una estrella. De ahí el nombre: quasi stellar radio source, o fuente de radio casi estelar. El telescopio Webb se está dando una panzada de quasars lejanos. ¿Y cómo se ven las estrellas en el telescopio Webb? Con seis puntas (más dos chiquitas). Así que un quasar también se ve así. En este campo profundo vemos un montón de galaxias (hay más de 20000 en la imagen entera) y una sola estrella... sólo que la estrella también es una galaxia. Es un quasar:
Me impresionó, ¡realmente parece una estrella! Se trata de J0100+2802, un quasar ultraluminoso y muy lejano (z = 6.327, o sea 12800 años atrás, 28 mil millones de años luz de nosotros), recientemente estudiado en el progama EIGER. Es tan brillante que algunos astrónomos sospechaban que tal vez estaba siendo magnificado por alguna lente gravitacional entre él y nosotros. Pero tanto las observaciones hechas con el Hubble, como ahora las del Webb, parecen indicar que no, que se brillante porque es brillante nomás.
El espectro, obtenido con Webb y otros instrumentos, permite calcular la masa del agujero negro central: 1010 masas solares. Esto lo pone entre los mayores conocidos. Es unas 10 veces más pesado que el enorme agujero negro de M87, pero está en un universo mucho más joven, cuando las galaxias habían evolucionado, chocado y fusionado con otras mucho menos que las de ahora.
EIGER (Emission-line galaxies and Intergalactic Gas in the Epoch of Reionization) es uno de los varios proyectos simultáneos como otros que ya hemos comentado, que buscan caracterizar el espacio profundo, lejano y antiguo, que recién el Webb nos permite observar. En trabajos compañeros de éste presentan una gran población de galaxias en pleno proceso de ionizar el tenue gas intergaláctico, en el mismo campo que el quasar. Desentrañar cómo se produjo esa ionización (que hoy en día es completa) es uno de los objetivos del Webb. Este estudio parece indicar que fueron las galaxias (con sus estrellas), y no los quasars, las que produjeron la mayor parte de la ionización.
Les dejo también la foto entera, un cachito de 6.7 minutos de arco de cielo (un quinto de Luna) en la frontera entre Piscis y Andrómeda, con las veinte mil galaxias y un puñado de estrellas de nuestra propia galaxia, y el súper quasar en el medio, con pinta de estrella roja:
El paper del quasar es: Eilers et al., EIGER III. JWST/NIRCam observations of the ultra-luminous high-redshift quasar J0100+2802, arXiv:2211.16261v2 (2023).
Esta vez no nos ocupamos de la explosión de Betelgeuse como supernova, que ocurrirá en algún futuro más bien lejano. Sino al fugaz eclipse que ocurrió el martes pasado, 12 de diciembre, cuando el asteroide Leona pasó justo justo delante de la famosa estrella, y casi la "apaga". Así lo registró Maritxu Poyal Viúdez:
Las ocultaciones de estrellas por asteroides (mini eclipses, no son más que eso) son una curiosa herramienta de la astronomía observacional, en la que muchos aficionados hacen contribuciones importantes. Más que nada, porque ocurren a lo largo de estrechas franjas de la superficie terrestre, donde el asteroide proyecta su sombra, y hay que viajar para observarlas. Es similar a la sombra de la Luna durante los eclipses solares. En este caso, la línea central de la ocultación recorrió la cuenca del Mediterráneo y el Atlántico norte:
La principal utilidad de estas ocultaciones es la determinación muy exacta (más que con cualquier observación telescópica) de la órbita y la forma del asteroide. Hace años lo comentamos, en relación a la observación que se hizo en la Patagonia austral del planetita hoy llamado Arrokoth, en preparación de su encuentro con New Horizons.
De casualidad, Leona ocultó otras dos estrellas (mucho menos brillantes que Betelgeuse) en septiembre pasado. Estas permitieron determinar muy bien su forma, inclusive en 3D, ya que los asteroides son cuerpos irregulares. Por ejemplo, el 13 de septiembre la silueta de Leona se vio así:
Esta medición resultó particularmente relevante para la ocultación de Betelgeuse. ¿Por qué? Porque Betelgeuse es tan gigante, tan súper gigante, que a pesar de que se encuentra a cientos de años luz de distancia, no la vemos como un punto sino como un disquito de unos 50 milisegundos de arco (un pelo a 500 metros). Que es, ¡oh casualidad! casi el mismo tamaño de Leona, que mide algunas decenas de kilómetros de diámetro pero está muchísimo más cerca, entre la órbita de Marte y la de Júpiter. Los cálculos previos a la ocultación de Betelgeuse por Leona fueron muy precisos, y señalaban que el eclipse sería anular, no total (como suelen ser las ocultaciones estelares). Sería más bien un tránsito que una ocultación. Es decir, incluso en la línea central, un anillo de Betelgeuse brillaría a su alrededor. Betelgeuse bajaría de brillo unas 3 magnitudes, pero sin desaparecer, durante unos 11 segundos.
Llegó el día que muchos aficionados habían esperado por muchos años (ya que es inusual la ocultación de una de las estrellas más brillantes del cielo). Y se vio así (video de Sebastian Voltmer);
Aquí va en fotos del propio Voltmer, por si no anda el video. Antes a la izquierda, durante el tránsito a la derecha:
Se puede ver que Betelgeuse redujo significativamente su brillo hasta alcanzar aproximadamente el de Mintaka, la estrella menos brillante de las Tres Marías. Betelgeuse (que es una estrella variable) estaba a una magnitud –0.25 en estos días, según observaciones cargadas en la AAVSO. Mintaka brilla a 2.25. La diferencia da 2.5 magnitudes, un poco menos que lo previsto. Pero no taaanto menos, a pesar de que los testimonios dicen que les pareció poco. A veces la gente se hace expectativas exageradas, como en todos los órdenes de la vida. Una reducción de 2.5 magnitudes equivale a una reducción del brillo en un factor 10. Esto se debería ver en las curvas de luz, hechas por varios de los observadores con cámaras especiales. Por ejemplo, la que hizo Alfonso Noschese en la línea central en Calabria se ve así:
La bajada de luz no alcanza a ser un factor 10. Parece más bien 6. ¿Por qué será? Acaso Betelgeuse sea más grande que lo que se ha medido anteriormente (y entonces el anillo de luz quedó más gruesito). Puede ser, porque como ya dijimos, es una estrella variable, y que en años recientes ha tenido variaciones de brillo irregulares e inmensas. Ya se verá cuando los expertos analicen estas curvas, calibrándolas adecuadamente.
En la curva de Noschese se alcanza a ver que la curva de luz no es simétrica. Se ve todavía mejor en la que tomó en luz roja, H-alfa:
¿Ven que la bajada y la subida no son iguales? Esto se esperaba. Por un lado, como dijimos, el asteroide es irregular. Pero, además, se sabe que la superficie de la estrella es irregular, con regiones más o menos brillantes. Nuestro Sol, aparte de las manchas solares, tiene un brillo muy uniforme en su superficie. Pero las estrellas supergigantes como Betelgeuse deberían tener enormes gránulos inestables debidos a la convección, como si fuera una sopa crema antes de hervir. Los astrónomos tenían la esperanza de poder caracterizar estos gránulos por primera vez usando estas curvas de luz. Yo creo que, si se ve algo incluso a simple vista en curvas no calibradas, cuando las analicen los expertos habrá resultados interesantes.
Otra cosa linda que observó Voltmer es el cambio en el espectro de la luz estelar durante la ocultación anular. Esto seguramente se debe a que, durante la anularidad, sólo se ven las capas más exteriores de la estrella, mientras que está bloqueada por el asteroide la parte central, donde vemos más en profundidad la atmósfera y la superficie de la estrella. Esta imagen compara los dos espectros.
Finalmente, les dejo esta linda imagen que hizo también Voltmer, tomando una foto de larga exposición sin seguir el movimiento del cielo. Betelgeuse dejó una traza que registra la evolución temporal del evento. Se ve cómo se apaga y se recupera, pero de manera no lineal, no simétrica, y con cierto cambio de color. Es muy posible que estas cosas estén relacionadas con lo que mencionamos más arriba: el cambio de espectro y la asimetría de la curva de luz.
Me dieron bastante envidia estas observaciones. Especialmente porque en la templada Andalucía y en la Calabria de mis bisabuelos debe haber estado mucho más agradable que en la oscura Cambridge, donde paso mis últimos días antes de regresar a Bariloche.
La primera secuencia de fotos es de Maritxu Poyal Viúdez. Las demás imágenes son resultados preliminares que están publicados en la página de la IOTA, que coordina internacionalmente la astronomía de ocultaciones de todo tipo. Hay muchas más que las que mostré aquí, vale la pena revisarlas. El mapa también es de la página de ellos, hecho con el precámbrico pero poderoso Occult.
La Luna llena es hermosa y espectacular. Pero los aficionados a observar la Luna con el telescopio preferimos observar cuando está en las fases intermedias. La razón es que el Sol rasante que ilumina la franja entre el día y la noche lunares (llamada terminador, que en inglés es igual que el personaje de las películas) resaltan el relieve. Hagan la prueba: iluminen una pared con una linterna apuntando de frente, y después pónganla contra la pared, iluminándola de modo rasante. Hasta el granito más chiquito se agiganta por el contraste entre las luces y las sombras. Si intentamos fotografiar la Luna entera siempre surge un problema: la parte iluminada es mucho más brillante que el terminador (más que nada por el efecto de retrorreflexión del suelo lunar que una vez contamos), y éste es a su vez mucho más brillante que la parte oscura, que apenas está iluminada por la Tierra. Hay astrofotógrafos que han logrado una enorme maestría en combinar fotos de distintas exposiciones, e incluso de distintas fases, para producir hermosas fotos de la Luna entera. Uno de ellos es Franco Meconi, y cuando una foto suya vino en la tapa de Si Muove del invierno 2023 (donde hay una nota mía sobre estrellas rojas), me dieron ganas de hacer una. Acá está.
Hice lo más básico posible: una foto de la luna en fase cercana al cuarto creciente (la que usé para mostrar la X lunar), combinada con una foto de la Luna llena para la parte oscura. Idealmente, hay que usar fotos que correspondan a la Luna con la misma libración, que es el bamboleo que vemos en la Luna a lo largo de los meses (como en los videos que muestro cada año). De otro modo, los accidentes geográficos no quedan bien alineados. Se pueden combinar lunas finitas con lunas llenas, múltiples exposiciones de la misma fase (es difícil...), una luna creciente con la menguante complementaria, o incluso varias fases, con lo cual el terminador toma un aspecto rarísimo.
El caso más extremo que conozco es una combinación de imágenes del Lunar Reconnaissance Orbiter (un satélite artificial de la Luna, que hace fotos de muy alta resolución desde hace 14 años). Es una Luna puro terminador:
Se parece más a los mapas de la Luna dibujados a mano (como el legendario Rükl) que a una foto. Es particularmente dramática la diferencia entre la rugosidad de las "tierras altas" de cráteres, y las planicies de los mares. También, me recuerda una luna famosa de la historia del cine: la de Mélliès:
Una notable imagen del telescopio Webb del enorme cúmulo de galaxias llamado el Gordo es una joya de lentes gravitacionales. Las galaxias del Gordo son las de color cremita o blanco en esta imagen, algunas muy grandes (las de la izquierda), pero las medianas y chicas están por todos lados. En este recorte destaqué una de las notables galaxias más lejanas, que aparece amplificada y distorsionada formando un palito, y que los astrónomos llaman la Flaca:
El Gordo está a unos 7 mil millones de años luz de nosotros, y con una masa de unos \(2\times 10^{15}\) masas solares, es el cúmulo más grande del universo a esa distancia o más allá. Es el equivalente a unas 2000 veces la masa de la Vía Láctea, o el doble de la masa del gran cúmulo de Virgo. Está en la constelación de Fénix, a mitad de camino entre NGC 253 y la Nube Menor de Magallanes. La imagen completa del Webb es un panorama sobrecogedor, que recomiendo ir a ver en su versión original, achicada aquí a HD:
En esta imagen entera se puede apreciar que el Gordo tiene dos componentes principales (arriba y la derecha, y abajo y la izquierda), que están en proceso de fusionarse. El siguiente recorte muestra parte de la componente principal, donde se cuelan un par de estrellas de nuestra propia galaxia (con los característicos rayos del Webb), y un zafarrancho de una galaxia lejana, que aparece distorsionada y fragmentada por el efecto de la gravedad del Gordo:
Otro recorte, cerca de esta región, muestra una galaxia extremadamente distorsionada por un par de las grandes del Gordo:
Esta rareza anaranjada se llama el Anzuelo, y está a 23 mil millones de años luz. La vemos tal como era hace 12 mil millones de años, apenas 1000 millones después del Big Bang. El poderoso efecto de lente gravitacional permite, aun a esa distancia, distinguir varias estructuras, incluso su núcleo.
Vale la pena aclarar que no estoy traduciendo estos nombres, son así en castellano en los papers: Gordo, Flaca y Anzuelo... Pero el objeto que más me llamó la atención en el estudio del Gordo tiene nombre quechua: Quyllur, que significa estrella. Está también en una galaxia lejana y magnificada gravitacionalmente (que en la foto completa está abajo a la izquierda):
Quyllur es un puntito en esa galaxia roja y estirada. No sé si la distinguen (y menos si están leyendo esto en el celu, cosa que no es para nada recomendable). La siguiente es la imagen del paper, que usa otra gama de colores para que se vea mejor:
El análisis parece indicar que Quyllur es una estrella individual en esa galaxia, que se encuentra a 18 mil millones de años luz, y que la vemos magnificada varios miles de veces. Su color y su espectro corresponden a los de una supergigante roja, como Betelgeuse. En otros sistemas de lente gravitacional como el Gordo se han observado, incluso con el Hubble, estrellas individuales lejanísimas, pero en todos los casos han sido supergigantes azules (o supernovas). La visión infrarroja del Webb ha permitido detectar esta estrella roja, de un tipo completamente distinto. Y seguramente se verán muchas más (hay incluso otras candidatas en esta misma imagen). La composición química del universo era distinta en sus primeros años, de manera que observar estrellas individuales seguramente ayudará a entender la dinámica de la vida de las estrellas en el universo temprano, en la época de la reionización.
El análisis del Gordo es el primer resultado del proyecto PEARLS (Prime Extra-Galactic Areas for Reionization and Lensing Science). Son cinco papers (todos open access):
JWST’s
PEARLS: Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science:
Project Overview and First Results, Windhorst et al. (2023 )
AJ 165:13. DOI 10.3847/1538-3881/aca163
JWST’s
PEARLS: A new lens model for ACT-CL J0102−4915, “El Gordo,” and the
first red supergiant star at cosmological distances discovered by JWST, Diego et al. (2023) A&A 672:A3. DOI 10.1051/0004-6361/202245238
The JWST PEARLS View of the El Gordo Galaxy Cluster and of the Structure It Magnifies, Frye et al. (2023) ApJ 952 81. DOI 10.3847/1538-4357/acd929
PEARLS:
Low Stellar Density Galaxies in the El Gordo Cluster Observed with
JWST, Carleton et al. (2023) ApJ 953:83. DOI 10.3847/1538-4357/ace
Are JWST/NIRCam color gradients in the lensed z=2.3 dusty star-forming galaxy El Anzuelo due to central dust attenuation or inside-out galaxy growth?,Kamieneski et al. (2023) Accepted in ApJ. DOI 10.48550/arXiv.2303.05054
