Anomalías cósmicas

Con los nuevos grandes surveys, como los que están llevando a cabo los telescopios Euclid y Vera Rubin, y próximamente el Roman, los catálogos astronómicos han profundizado una tendencia que ya existía en la última década: ningún ser humano puede revisarlos. Consideremos sólo el caso del Rubin: su cámara de 3 Gigapixels hace una exposición cada 20 segundos, produciendo una avalancha de 20 mil Gigabytes por noche, 200 mil imágenes por año. Así que buena parte del análisis astronómico del futuro lo harán inteligencias artificiales. Y ya lo están haciendo: hace poco un par de astrónomos de la ESA en Madrid anunciaron el descubrimiento de centenares de "anomalías cósmicas", un título algo sensacionalista que parece sacado de Star Trek. Lo cierto es que el contenido del artículo es interesante: usaron una inteligencia artificial para revisar 100 millones de imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble en sus 35 años de actividad, en busca de galaxias anómalas. Y descubrieron más de mil "anomalías" desconocidas, pertenecientes a 19 clases diferentes: lentes gravitacionales, galaxias en interacción, discos protoplanetarios, y una variedad de galaxias con morfologías inusuales. Tradicionalmente, estos objetos se descubrían de manera casual cuando los expertos revisaban a ojo las imágenes. El nuevo estudio pone a prueba un sistema automático (supervisado) y muestra que funciona perfectamente bien, completando su tarea en un par de días. He aquí un ejemplo de estas rarezas:

La siguiente imagen muestra parte de las 1400 imágenes que usaron para entrenar a la IA. Las imágenes destacadas en rojo son ejemplos de anomalías: fusiones, lentes gravitacionales, discos protoplanetarios de lado y morfologías raras. El resto son "normales", aunque incluyen rarezas que no interesa detectar: trazas de satélites artificiales, aberraciones ópticas o estrellas sobresaturadas.

En base a este entrenamiento, el trabajo de la IA arrojó más de 1300 anomalías: 629 fusiones, 140 lentes gravitacionales, decenas de galaxias tipo "medusa" o anillo, discos protoplanetarios y más. El 65% de las anomalías detectadas son nuevas, desconocidas previamente. Curiosamente, la IA descubrió anomalías para las cuales los astrónomos no habían incluido ejemplos entre las imágenes de entrenamiento, tales como quasars sujetos a lentes. Se trata de generalizaciones hechas por la propia IA. Unos 40 objetos identificados como anómalos no encajan en ninguna de las categorías conocidas por los autores, quienes piden a la comunidad de expertos que ayuden en su clasificación. Estos son 10 ejemplos:

En 2025 también vimos el comienzo de las demostraciones de teoremas matemáticos mediante inteligencias artificiales, y en 2024 el Premio Nobel de Química para los creadores de AlphaFold, la IA que ha resuelto el primer problema científico importante, que los humanos no terminábamos de resolver: el plegamiento tridimensional de las proteínas. Y en febrero pasado se publicó por primera vez un resultado físico importante conjeturado y luego demostrado por GPT: una amplitud de scattering de gluones, que los físicos humanos no lograban calcular. Y sigo agregando ejemplos, esto está ocurriendo de manera acelerada: el gran Donald Knuth acaba de anunciar que Claude Opus resolvió un problema difícil que él conjeturó hace años. Lo anunció así (para los que no lo conozcan, Knuth es una leyenda, es como si fuera el Newton de la programación):

El futuro de la ciencia, sin duda, consistirá en una colaboración de inteligencias artificiales y humanos, con las IA haciendo la mayor parte del trabajo. Qué nos quedará a los científicos humanos es algo que no está del todo claro, pero no creo que sea muy relevante. Mi impresión es que simplemente nos sentaremos a estudiar lo que las IA descubran y nos enseñen del universo. O lo que quieran enseñarnos.

 

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El paper es: O'Ryan and Gómez, Identifying astrophysical anomalies in 99.6 million source cutouts from the Hubble legacy archive using AnomalyMatch, A&A 704:A227 (2025) (DOI:10.1051/0004-6361/202555512)

Hiparco reciclado

Hiparco fue el gran astrónomo de la Grecia antigua. Vivió en el segundo siglo antes de la Era Común, y se le atribuyen varios logros extraordinarios, tales como inventar la trigonometría, el descubrimiento de la precesión de los equinoccios, y el desarrollo de modelos matemáticos precisos del movimiento del Sol y de la Luna, incluyendo sus eclipses. Hiparco tuvo acceso a un gran corpus de observaciones astronómicas de origen babilónico, que ya eran antiguas en su época, y cuyo estudio y sistematización le permitieron desarrollar sus modelos. Conocemos su trabajo y sus logros principalmente gracias a Ptolomeo, el astrónomo alejandrino que vivió en el segundo siglo pero después de Cristo, que lo cita ampliamente en su obra magna, el Almagesto, que sobrevivió hasta nuestros días.

Uno de los trabajos principales de Hiparco fue un catálogo estelar, acompañado de un atlas del cielo que aparentemente construyó en forma de globo, como vemos arriba en la Escuela de Atenas, de Rafael. El catálogo tenía posiciones precisas de casi mil estrellas, medidas con instrumentos diseñados por él mismo, así como sus magnitudes (en la misma escala que seguimos usando 23 siglos después, también inventada por él). Esta obra, lamentablemente, se ha perdido, si bien hasta cierto punto sobrevive en el Almagesto, donde Ptolomeo la modificó en base a sus propias observaciones. Se ha especulado que el atlas de Hiparco podría ser el globo celeste conocido como Atlas Farnese, una hermosa escultura renacentista. No tiene estrellas marcadas, pero sí las figuras de las constelaciones. Ya lo hemos comentado hace algunos años.

Más interesante aún, ¡parece haber aparecido una copia del catálogo! Fue en 2012, cuando un estudiante de textos bíblicos de la Universidad de Cambridge, Jamie Klair, observó que un manuscrito medieval estaba escrito sobre un texto borroneado anterior, que parecía ser de astronomía. La práctica de borrar pergaminos para reutilizarlos era común, porque se trataba de un insumo caro, y que sólo cambió con la popularización del papel en el siglo XIII (inventado en China siglos antes). Estos manuscritos reciclados se llaman palimpsestos, y a menudo es posible reconstruir los textos más antiguos, porque el borrado es imperfecto. Así se ve el que (aparentemente) contiene el texto de Hiparco:

No se ve mucho, ¿no? Pero hace unos años una imagen multiespectral (una cantidad de fotos tomadas con filtros pasabanda angostos) permitió reconstruir buena parte del texto. La misma página se ve así:

Se puede apreciar que hay varias capas de texto borrado, en tonos de azul y de rojo. Los autores del trabajo muestran un ejemplo de la identificación del texto griego (que es el rojo):

Al final de la segunda línea del texto griego (en amarillo) se distingue la palabra ΖωΔΙΟΥ (zodiou, zodíaco). Lo que han reconstruido es notable: posiciones estelares con precisión de un cuarto de grado (en el texto de arriba, el símbolo Delta de la cuarta y séptima líneas es el número 4, pero con un apóstrofo es ¼). Las coordenadas son exactas con error de 1° para la época de Hiparco, en coordenadas ecuatoriales. De hecho, algunas de las posiciones identificadas son mejores que las de Ptolomeo. Leí por ahí que el descubrimiento suscitó alguna controversia. Siempre hay negadores, pero la verdad que nadie excepto Hiparco era capaz de hacer algo así antes de Ptolomeo. Seguramente es el texto de Hiparco, si bien no sabemos si es un original de su época, o si es una copia posterior. Ojalá sea posible averiguarlo. 

El año pasado han comenzado a analizar el pergamino con una fuente intensa de rayos X, que permite iluminar selectivamente los restos de tinta. Como en distintas épocas se usaron distintas tintas, hechas con diferentes ingredientes, su brillo en rayos X permite diferenciarlas claramente. Por ejemplo, la del texto astronómico tiene calcio, que no tienen otras tintas del palimpsesto, y se la puede distinguir. Acá están acomodando una hoja en el sincrotrón que provee la radiación para el estudio:

El análisis no está todavía publicado, leí la noticia en Scientific American. Estaré atento, a ver si hay novedades. 

 

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La nota donde me enteré del estudio reciente es: Callaway, Lost ancient Greek star catalog decoded by particle accelerator, Scientific American (2026).

El paper es:  Gysembergh et al., New evidence for Hipparchus’ Star Catalogue revealed by multispectral imaging, Journal for the History of Astronomy 53:383–393 (2022).

Los puntitos rojos

Hace apenas cuatro años el Telescopio Espacial Webb comenzó su exploración del universo infrarrojo. Uno de sus principales objetivos es el estudio del universo temprano, hace más de 10 mil millones de años, cuando las galaxias eran jóvenes y el medio intergaláctico era muy distinto del actual. ¿Pero cómo va a observar el pasado? Lo pasado, pisado. El Webb es un telescopio, no una máquina del tiempo. 

Sin embargo, debido a que la luz se propaga a una velocidad finita, siempre observamos el pasado. Como la velocidad de la luz es enorme, esto carece de importancia cuando miro un paisaje, ya que lo veo tal como era hace un diezmilésimo de segundo. Pero cuando observamos un planeta ya lo vemos como era hace algunas horas. Y el universo es tan grande que, cuando el Webb observa esos majestuosos campos de galaxias lejanas, estamos viendo el universo de hace miles de millones de años.

Apenas empezó su campaña, como ocurre con cualquier instrumento revolucionario, aparecieron cosas novedosas e inesperadas. Una de ellas fueron los Puntito Rojos (Little Red Dots), que parecen salpicar el fondo de todas las imágenes profundas del Webb.

Los Puntitos Rojos no encajaban con ninguna expectativa: eran muy luminosos (lo cual sugería enormes masas estelares), muy abundantes, y aparecen en una época muy temprana. Parecía imposible tener "galaxias" tan masivas y tan jóvenes a la vez, ya que las galaxias enormes que vemos en la era actual del universo han crecido fusionándose sucesivamente, a partir de galaxias pequeñas. Y tan "rojas", porque estrellas rojas suele significar estrellas maduras. ¿Qué eran los Puntitos Rojos? No faltaron los medios sensacionalistas (incluso científicamente honestos, sólo que innecesariamente amarillos) que salieron con titulares del tipo "el Webb rompió el universo", o cosas por el estilo.

Una posible explicación de la enorme luminosidad de los Puntitos Rojos era, por supuesto, que se tratase de galaxias muy activas, tipo quasar, en las cuales un agujero negro central está destruyendo materia activamente y emitiendo una enorme cantidad de radiación. Es decir, la luminosidad observada no sería de estrellas, sino del núcleo activo, y la galaxia no necesitaba ser tan masiva como su potencia sugería. La principal objeción a esta explicación era que los quasars tuvieron su momento de gloria ya pasados los primeros mil millones de años de edad del universo. Para explicar la abundancia de Puntitos Rojos en épocas anteriores, lo que sabemos de los quasars parecía insuficiente (insuficiente en un factor 10, más o menos). Además, los Puntitos Rojos emitían muy poca radiación X y radio, comparados con los quasars.

Sorprendentemente rápido (en otros casos, estos misterios requieren décadas para resolverse satisfactoriamente) el panorama se está aclarando.Ya existe suficiente evidencia (principalmente en los espectros de cientos de Puntitos individuales) de que los Puntitos Rojos efectivamente son agujeros negros activos. Tal vez no súper gigantes (las mediciones apuntan a alrededor del millón de masas solares), pero que representan una fracción de masa, con respecto a las estrellas de sus galaxias, mayor que en la actualidad (porque las galaxias eran más chiquitas). También se ve que tuvieron un pico a los 900 millones de años post Big Bang, con menos actividad después y antes, pero que ya estaban allí a los 400 millones de años. La falta de radiación X y radio se debe a que están envueltos en densos capullos de gas ionizado, que recicla la radiación y explica todas las propiedades de sus espectros. En algunos de ellos se aprecia la nebulosidad que los rodea.

Además de la evidencia observacional, se hicieron simulaciones detalladas de los primeros cientos de millones de años del universo (sin nada adicional, los modelos de siempre), y las condiciones son adecuadas para que los primeros agujeros negros (de masas no mucho mayores a las estelares) crezcan de manera descomunal y se conviertan en supermasivos, ya que se encontraban en un medio muy rico en gas. En este gráfico se ve cómo crecen abruptamente (la escala vertical, correspondiente a la masa, es además logarítmica):

Nótese que la simulación corresponde a una época anterior a la que está observando el Webb: redshift veintipico, menos de doscientos millones de años después del Big Bang (creo que la galaxia récord actual está a redshift 14). No sé si el Webb llegará a observar este fenómeno, o si sólo podrá ver lo que está viendo, con estos súper agujeros negros ya formados y radiando como locos. Esto produjo un episodio relativamente breve llamado súper-Eddingon, en el cual la presión de la propia radiación puede disipar el material que la está produciendo. El universo en el que existían estas condiciones era muy distinto del actual: mucho más caótico y turbulento, con una población de estrellas de puro hidrógeno y helio distintas de las actuales (llamada Población III), y permitió la fusión de estos agujeros negros al colisionar y fundirse sus galaxias. La simulación muestra cómo muchas de estas estrellas (de cientos de masas solares) transicionan directamente a agujeros negros por acreción de masa, mientras la galaxia colapsa sobre ellos disparando además episodios de formación estelar y el crecimiento del agujero negro súper masivo:

En los próximos años, el Webb tal vez podrá observar evidencia de estos fenómenos, y se empezará a completar la imagen de los primeros mil millones de años del universo, sin romperlo.

 

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Las fotos son de NASA/ESA/CSA/JWST (la primera es un recorte del CEERS, las otras son de los papers). 

El paper teórico es Mehta et al., Growth of light seed black holes in the early Universe, Nature Astronomy, 2026. (https://doi.org/10.1038/s41550-025-02767-5)

Los del Webb son:

Kocevski et al.,  The rise of faint, red AGN at z > 4: A sample of Little Red Dots in the JWST Extragalactic Legacy Fields, ApJ, 2025 (http://doi.org/10.3847/1538-4357/adbc7d)

Rusakov et al., Little red dots as young supermassive black holes in dense ionized cocoons, Nature, 2026. (https://doi.org/10.1038/s41586-025-09900-4)

Están apareciendo una cantidad de trabajos con observaciones y análisis de los Puntitos Rojos, que van completando el panorama. Por ejemplo, un paper de mi amiga Karina Caputi señala que podría tratarse de una diversidad de objetos: Not Just a Dot: The Complex UV Morphology and Underlying Properties of Little Red Dots, DOI 10.3847/1538-4357/adfa10.

La masa del Sol

¿Cuánto pesa el Sol? O, mejor dicho, ¿cuál es la masa del Sol? Las magnitudes astronómicas son tan ajenas a la vida cotidiana que no tenemos manera de imaginarlas. Es una situación muy distinta que con un objeto común y corriente. Si pregunto: ¿cuánto mide esa mesa? la respuesta será más o menos 1 metro. Si digo: "esa mesa mide 1000 km", cualquiera se da cuenta de que no puede ser. Lo mismo si digo "esa mesa mide 1 micrón". La mesa mide un metro, poco más, poco menos. 

Pero, ¿el Sol? El Sol es inmenso, así que la masa debe ser un número grande. ¿Será \(10^{20}\) kg? ¿Será \(10^{30}\)? ¿Quizás \(10^{40}\)? Andá a saber. Y si digo que son \(10^{20}\) kg, ¿le estoy errando por poquito, o por un factor un millón? ¿O mil millones? ¿O diez mil millones? ¿Quién se da cuenta?

Bueno, la masa del Sol es \(2\times10^{30}\) kg. Hay que acordárselo de memoria, no es algo que se pueda estimar a ojímetro. Son:

2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 toneladas.

¿Y cómo sabemos que es ese número, y que no los estoy engañando? El Problema 1 en la materia  Astrofísica para Físicos Curiosos (que doy este cuatrimestre) dice: Calcule la masa del Sol. Porque la masa del Sol se puede calcular. Entonces, calculémosla. Para un físico (curioso o no) es un cálculo bastante fácil, pero probablemente no para todos los lectores de En el Cielo las Estrellas. Así que voy a hacerlo con elementos de física de la escuela secundaria. Si sufren de matemáticofobia, paren acá, nos vemos la semana que viene. 

Vamos a usar las dos leyes más famosas de Newton: la Segunda Ley, efe igual eme por a, y la ley de gravitación universal. La fuerza que siente la Tierra es la atracción gravitacional del Sol, que depende de las masas y la distancia. Esta misma fuerza, por la segunda ley, es igual a la masa de la Tierra por la aceleración. Es decir, podemos escribir dos fórmulas:

\[F =  G \frac{M m}{r^2},~~\mbox{y:}~~F = m a,\]

donde \(M\) es la masa del Sol, \(m\) es la de la Tierra, \(G\) es la constante de Newton, \(r\) es el radio de la órbita y \(a\) es la aceleración (centrípeta, es decir que apunta hacia el Sol, como se ve en la figura). Las dos efes son la misma, así que podemos igualar las dos ecuaciones, simplificar la \(m\) y obtener:

\[G \frac{M}{r^2} = a. \]

Esto por un lado, fue facilongo. De aquí podríamos despejar la masa del Sol: la constante de Newton la buscamos en una tabla de constantes universales (la midió Cavendish, como contamos), y el radio de la órbita digamos lo conocemos (o lo medimos, como hicimos hace algunos años). Nos faltaría la aceleración, que es una propiedad de la órbita de la Tierra, y la vamos a calcular ahora. Sabemos que la órbita es una elipse de Kepler, pero es casi circular, así que supongamos que es circular, para facilitar el cálculo. Una aproximación "copernicana", digamos. 

La Tierra sigue esta órbita casi circular con velocidad casi constante. Es fácil calcularla: es la longitud de la órbita, dos pi por erre, dividida por el tiempo en que la recorre, que es un año:

\[v=\frac{2\pi r}{T}.\]

Al pasar el tiempo, la velocidad de la Tierra va cambiando de dirección (sin cambiar de magnitud). Ese cambio de dirección de la velocidad es precisamente la aceleración que encontramos arriba. Los físicos la calculamos como una derivada, pero en la escuela secundaria no aprendimos derivadas. Así que, nuevamente, aproximémosla. Supongamos que en un tiempo cortito \(\Delta t\), la velocidad cambió \(\Delta v\). Lo grafico exagerando el intervalo de tiempo para que se vea mejor la geometría: 

La aceleración es ese cambio de velocidad, dividido por el tiempo en el cual se produjo:

\[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t}.\]

El cambio de velocidad \(\Delta v\) se puede calcular usando el ángulo que la velocidad rotó en ese tiempito, que es el ángulo que avanzó la Tierra en su órbita, \(\alpha\) (los dos ángulos tienen lados perpendiculares, así que son iguales): \(\Delta v = \alpha\times v\) (dibujo de arriba a la derecha). Y el ángulo también se puede escribir geométricamente, usando el arquito recorrido y el radio: \(\Delta s = \alpha\times r\) (dibujo de arriba, a la izquierda).  Así que:

\[ a = \frac{\alpha\, v}{\Delta t} = \frac{\Delta s\, v}{r \, \Delta t} = \frac{v}{r}\frac{\Delta s}{\Delta t}  =\frac{v^2}{r} = \frac{1}{r}\left(\frac{2\pi r}{T}\right)^2,  \]

donde usamos que \(\Delta s/\Delta t=v\), por la definición misma de velocidad. Ya casi estamos. Ahora tomamos esta última expresión de la aceleración y la usamos en la fórmula de más arriba:

\[ \frac{GM}{r^2}  = a = \frac{1}{r}\frac{4\pi^2 r^2}{T^2}.\]

De aquí podemos despejar la masa del Sol:

\[ M = \frac{4\pi^2\, r^3}{G\, T^2}. \]

Poniendo los números (háganlo en la calculadora si no me creen):

\[M=\frac{4\pi^2 \times (150\times 10^9 \mbox{ m})^3}{6.67\times 10^{-11} \mbox{ m}^3 \mbox{ kg}^{-1}\mbox{ s}^{-2}\times (365\times 24\times 3600 \mbox{ s})^2} = 2.009\times 10^{30} \mbox{ kg}.\]

 

Fíjense que la fórmula (antes de poner los números que corresponden a la Tierra) vale para todos los planetas: relaciona el radio orbital con el tiempo que tarda en dar una órbita. Dice que el radio al cubo es proporcional al tiempo al cuadrado: \(r^3 = (GM/4\pi^2)\, T^2\). ¡Es la Tercera Ley de Kepler! Si no la conocíamos, acabamos de demostrarla, para órbitas circulares al menos. La misma ley vale para órbitas elípticas, lo cual a Kepler le costó bastante demostrar, a Newton mucho menos, y mis alumnos de Mecánica lo hacen de taquito.

Finalmente, vale la pena mencionar que, lo que esta fórmula permite calcular fácilmente, es el producto \(GM\), usando mediciones que son relativamente fáciles de hacer: el radio de la órbita (la unidad astronómica) y el período orbital (un año). Para encontrar el valor de \(M\) necesitamos el valor de \(G\), la constante universal de Newton, que hoy en día la sacamos de una tabla, pero que no fue fácil de medir con precisión debido a que la gravedad, la más familiar de las fuerzas fundamentales, es muy pero muy débil.  

 

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Motivó esta nota la pregunta de Pedrito, el hijo de mi amigo Víctor Hugo. Pedrito quiso saber la masa del Sol, y Víctor me preguntó si era fácil de calcular. Le dije que sí, y le di alguna pista. No sé si lo logró. En todo caso, por si se lo olvida, o si me lo olvido yo cuando sea más grande, acá queda escrito.

Bonus track. Hay una manera alternativa, también sencilla, de calcular geométricamente la aceleración sin usar el movimiento circular; así que es más general porque vale para las verdaderas órbitas elípticas de los planetas. Es más parecida al cálculo de Newton que lo llevó a descubrir la ley de gravitación. Como se ve en la figura (abajo), podemos escribir por Pitágoras, para un desplazamiento pequeño de la Tierra:

\[(r+\delta r)^2 = r^2 + (v\, \delta t)^2\]

donde \(\delta r\) es lo que la Tierra "cae" por acción de la gravedad, ya que si no estuviera la fuerza gravitacional, seguiría un movimiento rectilíneo hasta el vértice del triángulo. Esa caída obedece a la ley del movimiento acelerado que descubrió Galileo: \(\delta r = 1/2\, a\, \delta t^2\). Así que podemos escribir:

\[r+\frac{1}{2}a\, \delta t^2 = (r^2 + v^2 \delta t^2)^{1/2} = r \left(1+\frac{v^2\delta t^2}{r^2}\right)^{1/2}.\]

Si \(\delta t\) es pequeño, se puede "desarrollar en serie" el paréntesis (a Newton le encantaban estas series). Hagan por ejemplo \((1+0.01)^{1/2}=\sqrt{1.01}=1.00498\dots \approx 1+1/2\times 0.01+\dots\) (términos pequeños que podemos ignorar). Cuánto más pequeño sea lo que aparece sumado al 1, más exacta es la aproximación (prueben con 0.001, etc.). Obtenemos:

\[ r+\frac{1}{2}a\, \delta t^2 \approx r \left(1+\frac{1}{2} \frac{v^2\delta t^2}{r^2}\right),\]

de donde se despeja fácilmente que \(a=v^2/r\). 

Ciclotimia solar

A principios de febrero el Sol exhibió una de las manchas solares más grandes de los últimos años. Con los anteojitos de eclipse, era posible incluso verla a simple vista. Justo comenzaban mis vacaciones en Las Grutas, así que me llevé apenas un filtro solar y la cámara, y el día 5 hice esta foto:

Puede verse que la gran mancha está acompañada de todo un archipiélago de manchas menores. Estas manchas tan grandes son verdaderas máquinas de explosiones en la superficie del Sol. En 24 horas produjo 23 fulguraciones de clase M (medianas), y 4 de la más alta, X (10 veces más intensas que las M). Esta animación del Solar Dynamics Observatory muestra una de ellas:

Un astrónomo aficionado de Israel, Sylvain Weiller, fotografió una de las explosiones en luz visible, y la mostró junto a una imagen de la Tierra: 

Menos mal que el Sol está a 150 millones de kilómetros, ¿no? 

Con el paso de los días la rotación del Sol llevó la gran mancha al borde y desapareció. Le hice una segunda foto justo antes de que se escondiera:

Curiosamente, apenas dos semanas después de estos eventos tan intensos, el Sol se presentó sin ninguna mancha. Nada. Cero. 

Estuvo tres días así, hasta que apareció una mancha el día jueves 26. Es la primera vez que esto ocurre en cuatro años, y nos indica que ha pasado el máximo de actividad del ciclo actual. En rayos X, la actividad solar estuvo varios días planchada:

Esto es completamente normal. Está terminando el ciclo solar 25, que empezó en 2020, y en los próximos meses se espera que la cantidad de manchas y la actividad explosiva sigan decreciendo:

Como se ve en la predicción, alcanzaremos el mínimo a comienzos de la próxima década. Allí veremos invertirse el campo magnético solar, y comenzará el ciclo 26. Hoy en día, la actividad solar es un componente importante de la economía global, porque afecta las telecomunicaciones y todos los sistemas aeroespaciales. Como el ciclo 24 fue bastante menos intenso que el 23 y el 22, algunos pronósticos decían que el 25 sería imperceptible, pero obviamente no ocurrió. La predicción para los próximos ciclos (con herramientas de inteligencia artificial, por supuesto, como todo hoy en día) es que serán similares al 25, un poquito más intensos. 

Oferta 3x2

Uno de mis lugares favoritos en el cielo es un rincón muy denso de la Vía Láctea que se encuentra en la constelación de la Popa, detrás de la cola del Can Mayor. En la imagen de aquí abajo marqué cómo llegar, guiándose por las dos estrellas más brillantes del cielo nocturno: Sirio y Canopus. Desde la mitad del camino que las separa, hacia la Vía Láctea, encontramos una linda estrella bien colorada, Pi Puppis:

Un poco más adelante, destacándose en un denso campo de estrellas, los dos cúmulos estelares abiertos NGC 2451 y 2477. Algunos llaman Stinging Scorpion al 2451 (en español creo que Stellarium dice "Escorpión Ortigante", habría que traducirlo mejor), y al 2477 lo llaman Electric Guitar. Son buenos nombres; 2451 tiene un aspecto de escorpión más agresivo que la constelación homónima, pero yo prefiero llamar Guitarra Eléctrica a la región alrededor de Dseta Scorpii, que realmente parece una. El mes pasado hice una linda foto de ambos desde el balcón de casa, con el Seestar S50, que se compara muy favorablemente con una que hice hace 15 años. 

Los cúmulos son encantadores, especialmente por el contraste entre ambos. Están tan juntitos que caben en un ocular de bajo aumento (hay un grado y medio entre ambos). Y son extremadamente distintos: NGC 2451 tiene una estrella gigante roja, pero el resto son muy azules, delatando una edad joven (unos 50 millones de años). NGC 2477, en cambio, tiene tal vez 700 millones de años, y no sólo es menos azul, sino que es tan denso que en binoculares parece un cúmulo globular. Así lo descubrí: con binoculares, creyendo que era un globular, y no sólo ya estaba descubierto sino que era un cúmulo abierto, un racimo de estrellas nuevas que ya ha disipado la nebulosa que les dio origen.

Aprovechen a verlos, en estos días los tenemos casi en el cenit desde nuestras latitudes. Pero el título prometía tres, y estos son dos.

Resulta que NGC 2451 no es un cúmulo, sino dos, uno detrás del otro y casi exactamente alineados con nuestro punto de vista. Aquí puse las distancias (en años luz) a algunas de las estrellas más brillantes.

NGC 2451A es el más cercano, a unos 600 años luz de nosotros, y NGC 2451B está casi al doble de distancia. NGC 2451A, además, podría ser un poco más antiguo, hasta 80 millones de años. NGC 2477, por su parte, está bastante más lejos, como resulta evidente de su aspecto.  

Bueno, ahí tienen la oferta del verano: 3 cúmulos al precio de 2. ¡No se la pierdan! 

 

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Si siguen de largo en el recorrido que mostré, llegan a NGC 2546, que se ve a simple vista como un manchoncito separado de la parte más densa de la Vía Láctea. También son dos cúmulos superpuestos. Cuando haga una buena foto, lo comento. 

Un concilio de gigantes

En el mito griego hay dos guerras entre dioses: la titanomaquia y la gigantomaquia. La primera es la guerra contra los titanes, en la cual los olímpicos vencen a Cronos, que devoraba a sus hijos. Más de una vez hemos comentado algunos episodios. Después de derrotar a los titanes, Zeus y su familia lucharon contra los gigantes, también engendrados por Gea y Urano como los titanes, y establecieron el orden definitivo del cosmos, en el cual se desarrolla la historia humana. El mito de Piscis, que alguna vez hemos comentado es un episodio de esta teomaquia. Estas guerras en las que una generación de dioses se enfrenta a una anterior y la substituye son bastante comunes también entre otros pueblos europeos. Por ejemplo, en los pueblos nórdicos hay otro grupo de dioses que también se traducen usualmente como "gigantes", los jötunn, derrotados por los dioses de Asgard (el padre de Loki es un jötunn). En el sistema solar, tan poblado de dioses grecorromanos, tienen nombre de gigantes Encélado y Mimas, ambos satélites de Saturno (que es el titán Cronos). Pero en general pocos nombres de gigantes son familiares hoy en día.

Mucho más allá, a millones de años luz, nos rodean doce gigantes:

Circinus, Bode, Cigarro, Ojo de Gato, Ojo Negro, Maffei Uno, Maffei Dos, Moneda de Plata, Molinillo Austral, Centaurus A, IC 342, NGC 4945.

Algún lector desatento podrá creer que se trata de personajes mitológicos. Pero hacia el final de la lista hay unos nombres sospechosamente astronómicos. ¿NGC? ¿IC? ¿Esas no son galaxias? Sí, son. Y los nombres propios que las preceden también son galaxias que hemos visitado: Moneda de Plata es NGC 253, la galaxia de Sculptor. Molinillo Austral es Messier 83. Centaurus A es la galaxia peculiar NGC 5128. Y NGC 4945 es "la otra" galaxia de Centaurus.

Este Concilio de Gigantes fue identificado recién en 2014 por el astrónomo canadiense Marshall McCall. Forman un anillo a unos 12 millones de años luz, con muy poca dispersión hacia arriba y abajo del plano medio:

La Vía Láctea está un poquito corrida del centro del anillo. Y ambas galaxias grandes del Grupo Local, Vía Láctea y Andrómeda, también están en el plano del Concilio, formando una estructura plana que se llama Hoja Local. La evolución del Grupo Local y del Concilio de Gigantes parece haber sido conjunta en el pasado, cuando el universo era más pequeño, ya que las direcciones de sus rotaciones parecen estar más o menos alineadas, y son muy distintas de las correspondientes a galaxias más lejanas. Esta estructura achatada es precisamente lo que predicen los modelos de evolución del universo primitivo: una especie de esponja, con grandes vacíos separados por superficies de materia oscura, donde se forman las galaxias. La Hoja Local es una de las paredes del Vacío Local. Los grandes surveys de galaxias muestran que esta esponja filamentosa llena todo el universo. 

Entre las galaxias del Concilio hay varias muy activas, ya sea por su núcleo o por starburst, y nos bombardean con partículas subatómicas de gran energía. Son los rayos cósmicos ultraenergéticos que comentamos la semana pasada, que el Observatorio Auger (en la provincia de Mendoza) está finalmente caracterizando. Este mapa del cielo muestra cómo los rayos cósmicos extragalácticos parecen venir del Concilio de Gigantes. 

El cúmulo de Virgo también está en el plano de la Hoja Local, si bien bastante más lejos. Por esta razón muchas galaxias brillantes aparecen alineadas en el cielo. En la próxima "temporada de galaxias", en otoño, aprovechen a identificar desde nuestra perspectiva esta enorme estructura, que es uno de los ladrillos de todo el universo.
 

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El paper de McCall es: McCall, A Council of Giants, MNRAS 440:405–426 (2014). La ilustración de las dos vistas del Concilio está basada en su Figura 3.

La primera foto es del Friso de la Gigantomaquia, del Altar de Pérgamon (CC BY-SA user Sailko, Wikimedia). 

La figura del los rayos cósmicos es de: Auger Collaboration, The Distribution of Ultrahigh-energy Cosmic Rays along the Supergalactic Plane Measured at the Pierre Auger Observatory, ApJ 984:123 (2025).  

La ilustración de las 14 galaxias es de Wikipedia, usuario Piquito Veloz. 

El universo a ultra altas energías

Casi todo lo que sabemos del universo, lo sabemos gracias a la luz que nos llega del cosmos. No sólo la luz visible, sino todas las radiaciones electromagnéticas, que son luces que no podemos ver. Pero no todo: también nos llegan ondas gravitacionales, que desde hace pocos años pueden detectarse. Y también llega materia, que es algo completamente distinto de la radiación. De todos lados nos llega una lluvia continua de partículas materiales, subatómicas, llamadas en general rayos cósmicos, aunque no son rayos, pero sí son cósmicos. Contienen información de los procesos que las produjeron y las mandaron hacia nosotros. No todos lo saben, pero el observatorio de rayos cósmicos más grande del mundo está en la Argentina: el Observatorio Pierre Auger en la provincia de Mendoza, y buena parte del trabajo científico (teórico y experimental) se hace aquí, en el Centro Atómico Bariloche, en la División de Partículas y Campos. 

Hace poco, en el Congreso IB70 (en celebración de los 70 años del Instituto Balseiro), Geraldina Golup presentó buenísimos resultados sobre los rayos cósmicos de las más altas energías, que son la especialidad del Auger.

Como mencioné arriba, los rayos cósmicos son partículas de materia, en general protones, pero también núcleos más pesados. Cuando llegan a la Tierra se encuentran con el aire de las capas superiores de la atmósfera y no pueden atravesarla como haría un rayo de luz. Así que no llegan a la superfice. En cambio, chocan contra un átomo del aire y se desencadena una cascada de reacciones nucleares, con producción de una cantidad de partículas inestables (típicamente muones y piones: un primo pesado del electrón y un primo liviano del protón). Esta cascada sí llega a la superficie, donde puede ser detectada. En Auger hay una red de tanques de agua purísima, y cuando una partícula los atraviesa, como se mueven más rápido que la luz, producen una lucecita que queda registrada. Los tanques de la red funcionan como pixels, y permiten reconstruir la cascada de partículas hasta el rayo originario, incluyendo la dirección y la energía que traía. Esta es una simulación de una de estas cascadas (los puntitos en el paisaje son los tanques detectores): 

Una caracterización importante de los rayos cósmicos es cuántos hay de cada energía: su espectro. Resulta que hay muchísimos más de energías bajas que de energías altas. Auger se construyó, hace 20 años, precisamente para explorar el espectro a energías altas, que era en buena parte desconocido. La razón es que la cantidad de rayos cósmicos de energías muy altas es abrumadoramente pequeña, son muy muy poquitos: apenas llega una por kilómetro cuadrado por siglo. Es decir, si hacemos un detector de 1 km cuadrado, para ver una partícula hay que esperar un siglo. ¿Qué alternativa hay? ¡Usar más kilómetros cuadrados! Así que Auger se construyó muy grande: el arreglo de tanques detectores abarca 3000 km cuadrados, lo cual permitiría observar unas 30 de esas escasas partículas por año. Y lo está haciendo desde hace 20 años. Geraldina mostró este gráfico del espectro de altas energías:

La formita que tiene esta curva se llama tobillo del espectro de rayos cósmicos (hay una rodilla a energías más bajas). Cuando se construyó Auger se sospechaba su existencia, pero Auger ha finalmente confirmado la forma que tiene. Noten que el eje (horizontal) de energías va entre 1 y unos 300 EeV (Exa electrón-volt). Exa es un prefijo menos conocido que kilo (mil), Mega (un millón) o Giga (mil millones): Exa significa 10 a la 18 (¡un millón de millones de millones!). Vemos en el gráfico que Auger ha medido partículas de esa inmensa energía, y Geraldina anotó debajo del gráfico que el flujo observado es de ¡una partícula por kilómetro cuadrado por milenio! Evidentemente Auger está funcionando tal cual lo imaginaron sus diseñadores. Dije "energía inmensa", pero no se crean que es una bomba atómica. Es interesante convertir esa energía a las unidades típicas del mundo macroscópico, como el joule. El electrón-volt (eV) es una unidad pequeñísima de energía, pero el Exa es tan grande, que 100 EeV son 16 joules, que es más o menos la energía cinética de una pelota de volley en el saque, o la energía solar que llega a un metro cuadrado de suelo en 1 segundo, o la energía que se necesita para levantar un kilo de manzanas del piso a la mesada. Es decir, no es una energía "inmensa" para la vida cotidiana, pero es una energía macroscópica concentrada en una única partícula subatómica. Guau. Si te pegara ese protón en la cara, ¿lo sentirías? Yo creo que no, te atravesaría dejando muy poca energía depositada en tu cuerpo, causando algún destrozo a nivel molecular. A menos que te atravesara un ojo, ni te darías cuenta.

Bueno, ¿de dónde vienen estas partículas tan energéticas? ¿Qué procesos astrofísicos las producen? Hay un problema con los rayos cósmicos: como son partículas con carga eléctrica, el campo magnético de la Vía Láctea curva sus trayectorias y enmascara su origen. Por suerte, los rayos de más alta energía sufren menos estas desviaciones, así que más o menos se puede ver de dónde vienen. Nuevamente, Auger ha sido fundamental para establecer que los rayos cósmicos con energías superiores al "tobillo" vienen de fuera de la Vía Láctea. De esto ya no hay ninguna duda, y de hecho Auger ha establecido que el origen mismo del tobillo es la transición entre los rayos cósmicos de origen galáctico y los extragalácticos, algo que se ignoraba. 

¿Y de dónde vienen? Auger ha podido estudiar con razonable precisión sus direcciones de arribo. Puestos en un mapa de todo el cielo se ven así:

Estos mapas son en coordenadas galácticas (con la Vía Láctea en el "ecuador", y el centro galáctico en el medio del óvalo). La parte sin datos corresponde a la región del cielo que Auger no puede ver por su latitud. Los colores rojos, en el gráfico del medio, indican mayor flujo de rayos cósmicos viniendo de esa región del cielo. Voy a poner la versión del paper que se ve mejor:

Es evidente que la mayor parte del exceso de rayos cósmicos de ultra alta energía vienen de una región a unos 300 grados de longitud galáctica, un poco hacia el norte del ecuador galáctico. ¿Qué hay en ese lugar? Esta galaxia:

Centaurus A es una galaxia relativamente cercana, que tiene en medio un agujero negro supermasivo destruyendo materia activamente, con un fuerte campo magnético que produce dos jets de materia y energía más grandes que la galaxia misma. Es la situación ideal para acelerar partículas subatómicas hasta las energías observadas en los rayos cósmicos. En el mapa se ven otras manchas rojas: varias alrededor de Cen A, otra en la región del Polo Sur Galáctico, y se adivina que debe haber otra en el hemisferio norte, justo por fuera de la región accesible a Auger. La resolución de estas fuentes no es muy buena, por el efecto del campo magnético galáctico sobre los rayos cósmicos, como dijimos. Pero Geraldina y sus colegas han analizado estadísticamente el mapa correlacionándolo con catálogos de galaxias activas cercanas (galaxias de las llamadas starbust, que producen estrellas a una tasa inusualmente elevada). ¿Por qué cercanas? ¿No podrían venir rayos cósmicos del otro lado del universo, así como vemos supernovas explotando a miles de millones de años luz? No: en un viaje tan largo, las partículas cargadas interactúan con los fotones del fondo cósmico de microondas, se desintegran y se pierden. Así que hay un "horizonte", de algunos cientos de millones de años luz, para la propagación de estos rayos cósmicos de alta energía. El resultado de las correlaciones favorece que hay otras dos fuentes en el cielo cercanas a Centaurus A: NGC 4945 y Messier 83, las galaxias de nuestra temporada de otoño: 

 ¿Y en el Polo Sur Galáctico? Obviamente, se trata de NGC 253:

 ¿Y la fuente invisible, en el hemisferio norte? Es Messier 82, la famosa galaxia starburst de Ursa Major:

Estas galaxias no están ahí por casualidad, pero de eso me ocuparé la semana que viene, porque esta nota ya quedó demasiado larga. 

 

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La foto de M82 es de NASA/ESA/Hubble. La simulación de una cascada es del Observatorio Pierre Auger (Cosmus, Universidad de Chicago). Las otras son mías. Los papers interesantes que revisé después de la charla de Geraldina son:

Auger Collaboration, The distribution of ultrahigh-energy cosmic rays along the supergalactic plane
measured at the Pierre Auger Observatory, ApJ 984:123 (2025).

Auger Collaboration, Arrival directions of cosmic rays above 32 EeV from Phase One of the Pierre Auger Observatory, ApJ 935:170 (2022).

Golup. An update on the arrival direction studies made with data from the Pierre Auger Observatory, PoS (ICRC2023) 252. 

Auger Collaboration, Energy spectrum of ultrahigh-energy cosmic rays across declinations −9⁢0° to +44.8° as measured at the Pierre Auger Observatory, Phys. Rev. Lett. 135:241002 (2025). 

Los colores del cielo

La semana pasada mostré astrofotos facilongas, que de todos modos tienen un encanto especial: estrellas intencionalmente desenfocadas, que permiten apreciar los colores y el rango dinámico de brillos, que de otro modo quedan "comprimidos" y casi invisibles. Hoy voy a mostrar astrofotos todavía más fáciles: exposiciones largas con la cámara fija, delatando el movimiento de la Tierra en forma de trazas estelares. Son también fotos que hice mientras usaba el Seestar S50 en el fondo del Centro Atómico. Aquí podemos verlo, haciendo lo suyo, con el cerro Catedral detrás y el cielo estrellado que baja sobre el oeste:

Se ve como un fantasma de Darth Vader a la derecha. No sé qué es; tal vez yo mismo que me puse delante mientras hacía la foto, sin darme cuenta. Las feas luces azules junto a Vader son el estacionamiento del IPATEC, que es la nueva fuente de contaminación lumínica de esta zona que antes era tan oscura. La universidad de Río Negro se cree que es más segura si desperdicia millones de pesos iluminando el espacio exterior. Me han dicho que van a cambiarlas, ya veremos. La misma noche de noviembre, hice ésta, sin el Seestar:

A principios de diciembre, cuando todavía había algo de luz crepuscular en el cielo del oeste, apunté un poco más hacia el norte para mostrar el contraste con las luces del alumbrado público de Nahuel Malal, que todavía son de sodio. La foto quedó buenísima:

Parece una escena de la película de The Flash:

Los colores realmente están allí en mi foto, y son fáciles de revelar oscureciendo la foto original, que es mucho más brillante, sobreexpuesta por la larga exposición, y parece de día aunque eran las 22:30:

En este caso, para no distorsionar la estructura del espacio de colores, lo hice con la herramienta Veralux HyperMetric Stretch, un script para Siril que preserva la composición relativa de los colores mientras estira los tonos para optimizar el rango dinámico. Normalmente el astrofotógrafo la usa para "estirar" una foto muy oscura (los objetos astronómicos son muy tenues), pero funcionó bien también para esta foto muy clara.

Mucho antes, en abril, hice ésta apuntando para el mismo lado. No hay trazas y no hay desenfoque, pero había un poco de bruma y eso también ayuda a ver mejor las estrellas.

Volveremos con cosas más interesantes en febrero.

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La imagen de The Flash es de DC Studios o de Warner Bros, supongo.