27/01/2024

Planetitas

Cuando William Herschel descubrió de pura suerte el séptimo planeta, Urano, en 1781, se planteó la posibilidad de que existieran más. ¿Dónde estarían? Poco antes un astrónomo alemán, Johann Bode, había publicado una curiosa relación matemática entre los tamaños de las órbitas de los planetas conocidos, y Urano encajó muy bien en la fórmula, en su posición ultrasaturniana. Había una excepción: la brecha entre la órbita de Marte y la de Júpiter era demasiado ancha, y había lugar para un planeta más. En 1800 el médico de Bremen y astrónomo aficionado Wilhelm Olbers organizó a un grupo de astrónomos como "policía celeste", para escudriñar la eclíptica y ver si encontraban el octavo planeta. El primer día del siglo XIX (el 1 de enero de 1801) el Padre Piazzi, del Observatorio de Palermo, lo descubrió. Le pusieron Ceres, el nombre de una diosa importante, como correspondía. El propio Olbers descubrió el noveno planeta, también en la región entre Marte y Júpiter, en 1802, y lo bautizó Palas, uno de los nombres de Atenea, otra diosa súper importante. El décimo planeta fue descubierto en 1804, y le tocó el nombre de Juno. ¡Cómo se habían olvidado de Juno, consorte de Júpiter! Por suerte parece que no faltaban planetas. Olbers descubrió el decimoprimero en 1807, también en el enorme territorio entre Marte y Júpiter. A éste le pusieron Vesta, una diosa romana importante, pero que no era parte del Olimpo griego. Me parece que ya empezaban a sospechar algo: había como demasiados planetas entre las órbitas de Marte y Júpiter, ¡y todos muy chiquitos! Herschel empezó a llamarlos asteroides, porque no encajaban en la categoría de los planetas ni en la de los cometas. Recién en 1845 se descubrió el quinto, Astraea, y a partir de allí la cuenta fue aumentando cada vez más rápidamente, primero con el uso de la fotografía, y ya en el siglo XXI con los robots que escudriñan el cielo incansablemente. Hoy se conocen más de un millón, la gran mayoría formando una especie de rosquilla, llamada cinturón principal de asteroides, al que pertenecen los primeros descubiertos. Muchos otros forman un segundo cinturón, más allá de Neptuno (¡ah, vieron que sí había un octavo planeta!), y otros más forman estructuras más complicadas esquivando a los planetas, como los Troyanos o los Hildas.

Como ya dije, son todos muy chiquitos, y por lo tanto muy tenues en nuestro cielo. El más brillante es Vesta, que alcanza la magnitud 6, de manera que alguien joven podría verlo con dificultad desde un sitio bien oscuro. O sea, yo no. Hace poco Vesta pasó cerca de una estrella brillante en Tauro, así que aproveché la oportunidad para fotografiarlo desde el balcón de casa. Sin telescopio, apuntando a la estrella simplemente con un teleobjetivo montado a la cámara. Por supuesto, se ve como una estrella (es lo que significa asteroide). Pero repitiendo la foto el día siguiente, uno se encuentra con que se ha movido: el signo característico de un cuerpo del sistema solar, errante, digamos planético:

La estrella brillante es Dseta Tauri, una luminaria de tercera magnitud que forma el cuerno derecho de Tauro (el "de arriba", visto desde nuestras latitudes). El 8 de enero Vesta pasó a sólo 10 minutos de arco de ella (un tercio de Luna). Un día más tarde ya estaba a 18 minutos. Los puse en un gif para que se vea animado:

Dseta Tauri es una estrella bien conocida por los aficionados al cielo profundo, porque cerca de ella también está la Nebulosa (resto de supernova) del Cangrejo, Messier 1, cuya posición marqué en la imagen. Es muy chiquita y muy tenue, así que el equipo que usé no era el ideal para fotografiarla. Pero igual me dio ganas de ver si estaba. Usando todas las fotos que tomé (26 exposiciones de 1 segundo) y forzando un poco el procesamiento, se la puede ver:

Vesta es un asteroide bien conocido, ya que el robot Dawn se pasó más de un año en órbita, así que lo conocemos bien de cerca:

Casi todo el hemisferio sur (abajo en la animación) está ocupado por un inmenso cráter de impacto, de 500 km de diámetro, uno de los mayores del sistema solar. En su centro hay una montaña de 200 km de diámetro y 22 km de altura desde la base, también una de las mayores del sistema solar. Mucho más notables son estos accidentes, considerando que el diámetro del planetita es de apenas 569 km. Todo el ecuador de Vesta exhibe una serie de surcos paralelos, también testigos del impacto que formó el cráter y el pico central, y desparramó una cantidad de escombros en el sistema solar: los asteroides de la familia Vesta, y muchos meteoritos encontrados en la Tierra. Así que Vesta es uno de los apenas 8 cuerpos (identificados) del sistema solar del cual tenemos muestras materiales en la Tierra: la Tierra misma, la Luna (meteoritos lunares y muestras traídas por los Apollos), Marte (meteoritos marcianos), y los asteroides Itokawa, Ryugu y Bennu (muestras traídas por robots) y el cometa Wild 2 (granos de polvo de la coma, tomadas por la sonda Stardust).



Olbers hizo muchos descubrimientos, pero el mayor de todos fue descubrir a Friedrich Wilhelm Bessel

La animación de la rotación de Vesta está basada en una película de la NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, que encontré en Wikipedia. Es de dominio público. Las otras imágenes son mías, pero se las presto.

20/01/2024

Destellos en el ojo

El telescopio Webb es apenas el primero de la nueva generación que va a revolucionar la astronomía. Por un lado, se viene la era de los telescopios extremadamente grandes. Se encuentra muy avanzada la construcción de dos de ellos, el Extremely Large Telescope y del Giant Magellan Telescope, ambos en Chile. El Thirty Meters Telescope, en Hawaii, viene demorado por conflictos sociales. Todos estos son telescopios más o menos convencionales, similares a los que conocemos, sólo que muchísimo más grandes. Están diseñados para observar en profundidad pedacitos muy chiquitos de cielo, con enorme sensibilidad y resolución. Pero existe otra categoría: los telescopios de survey, que observan grandes porciones del cielo, y pueden hacerlo a gran velocidad. Su principal aplicación es en eventos transitorios inesperados (explosiones u objetos que se mueven rápido), que naturalmente se le escapan a los observatorios tradicionales. (Survey, en castellano, es lo que hacen los agrimensores; no sé si existe una traducción apropiada al español.) 

La Zwicky Transient Facility, con una cámara de 600 megapixels montada en un telescopio de 1.2 m, empezó a funcionar hace un par de años en Monte Palomar, y puede fotografiar el cielo septentrional entero cada 3 días, más el plano de la Vía Láctea dos veces por noche. La cantidad de datos que produce es inmensa, y su manejo es un desafío tecnológico. Aún así, es un poroto al lado del telescopio survey de 8 metros (¡f/1.23!) que está en construcción en Chile, el Telescopio Vera Rubin. Éste tendrá una cámara de 3.2 gigapixels, la cámara digital más grande jamás construída, para fotografiar un campo de 3.5 grados de ancho (7 lunas). 

Esta cámara tomará una exposición de 15 segundos cada 20 segundos (sí: moverán un telescopio de 8 metros en 5 segundos). Serán 200 mil imágenes por año, muchas más que las que pueden ser analizadas por seres humanos, así que su estudio será completamente automático, y es la parte más compleja de todo el proyecto. Las alertas que genere (¡cientos por segundo!) serán públicas inmediatamente.

El Rubin, la ZTF y otros surveys permitirán observar cómo cambia el cielo en una escala de días, no de meses o años como hasta ahora, y esto seguro será una revolución comparable a la de los telescopios extremadamente grandes. Peeeeero... Starlink.


Y no sólo Starlink: habrá pronto otras empresas que pondrán constelaciones de miles de satélites en órbita. La contaminación luminosa que a lo largo del siglo XX minó el recurso básico de la astronomía, el cielo nocturno, confinando los grandes observatorios a un puñado de sitios remotos, en el siglo XXI se traslada a la órbita terrestre y directamente cruza sus faroles frente al campo visual de los telescopios. Quevachaché.

Para cuantificar y mitigar eventualmente este nefasto efecto, que nadie se imaginó cuando se planificaron estos instrumentos hace no tantos años, hay ya una cantidad de estudios científicos. Muchos de ellos simulan lo que va a ocurrir, pero uno de ellos usa los datos que ya está produciendo la ZTF. Se concentra en eventos puntuales (no rayas, como la foto de arriba, sino destellos, producidos brevemente cuando los satélites giran y reflejan fugazmente la luz del Sol). Pueden confundirse con llamaradas de estrellas enanas rojas y eventos de microlentes gravitacionales, dos de los fenómenos que son de particular interés de los surveys. Estos destellos son más nefastos que las trazas porque, según dicen, éstas se pueden filtrar (pero lo que tapan, queda tapado, eh). Los destellos, por ser casi puntuales, son mucho más difíciles de identificar como artificiales y filtrar. Lo que encontraron es que hay unos 80 mil destellos por hora en todo el cielo, y que el 20% de los eventos transitorios observados son en realidad destellos de satélites, y no fenómenos astronómicos. Probaron varias técnicas para identificarlos, y están por todos lados en el cielo:

El telescopio Rubin, con su sensibilidad unas 10 veces mayor, se encontrará con un panorama todavía peor cuando empiece a observar el año que viene. Creo que no hay nada que hacer, más que lamentarse y aprovechar lo mejor que se pueda las observaciones, mejorando los sistemas de filtrado de señales artificiales. Llegará un momento, tal vez el próximo siglo, en que la astronomía profesional será imposible desde la superficie terrestre e incluso desde algunas órbitas, ya que el propio telescopio Hubble está empezando a ver satélites que se le cruzan delante:


El telescopio Rubin se llamaba originalmente Large Synoptic Survey Telescope, LSST. Cuando se le dio un nombre definitivo, se mantuvo el acrónimo LSST para su principal proyecto, la Legacy Survey of Space and Time, que me parece un nombre buenísimo.

La foto nocturna del Telescopio Rubin en construcción es de Rubinobservatory.org.

La foto del modelo a escala natural del sensor CCD de la cámara del telescopio Rubin es de LSST Project/NSF/AURA (CC BY-SA).

La foto de Albireo cruzada por trazas de Starlink es de Rafael Schmall.

Las figuras de satélites identificados en 3 años de observación del ZTF es de Karpov and Peloton, The rate of satellite glints in ZTF and LSST sky surveys,

La foto del telescopio Hubble con una traza de satélite es de NASA/ESA/STScI.

13/01/2024

Como estar en Marte

Quedé fascinado con este nuevo servicio del Jet Propulsion Laboratory (la institución californiana que nos ha develado los mundos del sistema solar). Tiene un nombre complicado y poco marketinero, una rareza en el submundo de la NASA: es el Global CTX Mosaic of Mars. Fue realizado usando imágenes adquiridas por el Mars Reconnaisance Orbiter, un robot que está en órbita de Marte desde hace 17 años, observando el clima, buscando la evidencia de agua, mapeando la geología marciana y retransmitiendo las comunicaciones entre los robots de la superficie y las antenas de la Deep Space Network.

El nuevo mosaico cubre la (casi) totalidad de la superficie marciana (que es equivalente a la superficie seca de la Tierra), a partir de 110 000 imágenes tomadas por la Context Camera (por eso CTX), con pixels de 5 por 5 metros. Reguau. Pero lo impresionante es que se lo puede visualizar y navegar usando un sistema 3D disponible a todo el público. Fue desarrollado a lo largo de 6 años por un laboratorio de visualización planetaria del Caltech, y es tan extraordinario que más de 100 artículos científicos ya lo citan en su bibliografía. 

Es facilísimo de usar. Lo pueden usar niños, o gente sin experiencia alguna. Así que les recomiendo que lo visiten y se pierdan en los cañones del Laberinto de la Noche (arriba), escalen los volcanes, desciendan al interior de los cráteres o acompañen a los robots en sus exploraciones. Y si no saben a dónde ir, verán que en la ventana de observación hay unos botones que los transportarán a lugares favoritos. O, si hacen zoom hacia afuera, verán el planeta como desde una órbita, y podrán elegir descender a donde más los atraiga la topografía. Un tamaño de pixel de 5 m es como una fotografía aérea, así que será como sobrevolar Marte en avión. Por supuesto, pueden descender todo lo que quieran, pero la imagen perderá nitidez vista desde algunos cientos de metros de altura hacia abajo, aunque igual será notable.

La cámara CTX es una de las tres a bordo del MRO, y no es la más famosa. La más famosa es con justicia la HiRise, que con un telescopio de medio metro de apertura, hace fotos a color con resolución de ¡25 cm! (fotos de un cráter sin nombre arriba; el recorte del fondo del cráter es al 100%, 25 cm/px: si hubiera un malvón en flor, lo veríamos). La CTX fue diseñada para dar un poco de contexto amplio a las de HiRise. Claro, con el tiempo, terminaron mapeando todo el planeta, y algo había que hacer. Las imágenes no son en colores, pero el encanto de la visualización tridimensional compensa ampliamente las imágenes monocromáticas. La tercera cámara tiene mucha menos resolución (1 a 10 km), pero mapea el planeta todos los días para proveer información meteorológica.



Las capturas de pantalla son del CTX Mosaic project del Murray Lab. La cámara CTX fue diseñada, construída y operada por Malin Space Science Systems y el Jet Propulsion Laboratory. Las imágenes usadas son de uso libre, cedido por la NASA.

Las imágenes de HiRise son de NASA/JPL-Caltech/UArizona.

05/01/2024

La medialuna

Esto va a sorprender a más de uno, inclusive a astrónomos profesionales: cuando la Luna está en cuarto, no está 50% iluminada. ¡Está más! Lo comenté la semana pasada, cuando mencioné que el cuarto más iluminado del año sería el cuarto menguante del 22 de diciembre. Pero usemos como ejemplo el cuarto menguante que acaba de ocurrir el 4 de enero pasado. Usando Virtual Moon Atlas (el mejor compañero del astrónomo lunático) podemos elegir el momento exacto del cuarto, que fue a las 3:30:21 de la mañana hora argentina:

Destaqué en un recuadro la iluminación: 50.2%. Ese es el efecto que mencioné. Es poquito, pero ahí está. ¿Y a qué se debe?

La razón es que los cuartos de las fases lunares se definen en base a la posición de la Luna en su órbita, no en base a la iluminación. Lo más fácil es mostrarlo con un diagrama. Éste es el cuarto menguante, cuando el triángulo definido por los centros de la Tierra, la Luna y el Sol es rectángulo, con el ángulo recto en la Tierra (como lo marqué):

La figura no está en escala, por supuesto: el triángulo es en realidad muy finito, ya que la distancia al Sol es casi 400 veces mayor que la distancia a la Luna. Pero el fenómeno es el mismo: cuando la Luna está en cuarto, desde la Tierra vemos un pedacito más que media Luna iluminada (marcado con una flecha). 

Cuando la Luna avanza un poco más en su órbita el triángulo deja de ser rectángulo, la situación cambia, y en algún momento la iluminación se reduce al 50% exacto. ¿Cuándo ocurre esto? Cuando el triángulo es de nuevo rectángulo, pero con el ángulo recto en la Luna:


Ahora la iluminación, vista desde la Tierra, es justo 50%, como marca la flecha. Sorprendente. Como dije, el diagrama no está a escala, así que la diferencia entre el momento del cuarto y el de 50% de iluminación está muy exagerado. En realidad, como los dos triángulos son súper finitos y parecidos entre sí, el momento del 50% de iluminación ocurre apenas 20 minutos después del cuarto menguante (o 20 minutos antes del cuarto creciente). ¡Sorprendente!

Aparte de la escala, el diagrama, disimula otras complicaciones: la inclinación de la órbita de la Luna, su forma, y el hecho de que uno la observa desde la superficie de la Tierra, no desde el centro, lo cual agrega un efecto de paralaje. Pero el fenómeno es el mismo. Así que una Luna en cuarto no es lo mismo que una media Luna. Y, mucho menos, que una medialuna.

 


Me enteré de esto en las noticias del sitio Time and Date, que es buenísimo, y me sorprendió tanto como a ustedes. De allí adapté los diagramas, y también de allí tomé algunos de los días especiales que mencioné la semana pasada.

Las medialunas de la última foto son de Atalaya, las mejores del universo.