La galaxia duplicada

A menudo los aficionados novatos se encuentran con que no saben qué observar en el cielo, después de la Luna y los planetas. ¿A dónde apunto para ver las maravillas que conozco de fotos? Casi siempre, el primer catálogo al que recurren es el de Messier. Nada mal con eso, pero hay que tener en cuenta que su lista contiene los objetos que él podía ver desde París, y en particular los que podían confundirse con cometas, que eran su pasión. Hay una cantidad de objetos maravillosos, visibles desde el hemisferio sur, que no figuran en su catálogo. Por eso, alguna vez recomendamos el de Caldwell, que mantiene la misma cantidad de objetos (109), pero mejor distribuídos en el cielo, y sin repetir los de Messier. ¿Y después? Los principiantes aprenden rápidamente que hay un catálogo más completo, con miles de objetos fascinantes: el catálogo NGC, y su intimidante suplemento, el IC.

En realidad es un solo catálogo: NGC va de 1 (una galaxia en Pegaso) a NGC 7840 (otra galaxia, en Piscis), y a continuación vienen los IC desde el 1 hasta IC 5836 (también una galaxia en Piscis). El autor de estos catálogos es el astrónomo danés Johan Dreyer, fan de Tycho Brahe, que hizo casi toda su carrera en Irlanda, donde trabajó en el observatorio de Lord Rosse, y se lo conoce como John. El origen de su catálogo es el Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars, que habían compilado los hermanos William y Caroline Herschel (a principios del s. XIX), y que luego el hijo de William, John, continuó como General Catalogue (1864). El General Catalogue tenía muchos errores y desprolijidades, y Dreyer se propuso enmendarlo y mejorarlo en la década de 1880. El resultado fue el New General Catalogue, y resultó un enorme trabajo para Dreyer, ya que tuvo que lidiar con observaciones hechas por distinta gente, a menudo contradictorias, hechas con una variedad de instrumentos no estandarizados. Lo publicó en 1889, y lo complementó con dos suplementos, en 1895 y 1908, que llamó Index Catalogue (por suerte no le puso "Newer", o "Newest", o "New New", aunque sin duda lo pensó...). De manera que NGC/IC es en realidad un único catálogo, el primer gran catálogo de objetos no estelares.

A pesar de los esfuerzos de Dreyer, el NGC/IC no está libre de errores. Hacia fines del s. XX hubo varios intentos de emprolijarlo (el NGC 2000.0, el NGC/IC Project, el RNGC/IC, que sigue activo...). De los 13226 objetos del catálogo original, 321 están señalados actualmente como inexistentes, más de 250 son estrellas (como IC 1, que es una estrella binaria). Y hay centenares de galaxias duplicadas: con doble número NGC, o con un número NGC y otro IC (como la última, IC 5836, que es también NGC 7832). 

Nunca había observado una de estas galaxias duplicadas, y hace poco hice una foto razonable de NGC 1269. Descubierta por James Dunlop, luego John Herschel volvió a ponerla inadvertidamente en el catálogo como NGC 1291, y a Dreyer se le pasó corregirla. Aquí la comparto.

NGC 1269 es una galaxia rara, que no encaja en la anatomía básica que alguna vez comentamos: es una galaxia anillo. En general estos anillos se forman como resultado de una colisión. Cuando dos galaxias chocan, sus estrellas están tan alejadas unas de otras que se atraviesan como fantasmas. Así que la energía potencial interna mayormente no cambia. Pero la energía cinética sí, ya que la fuerza gravitatoria de cada una hace trabajo sobre la otra. Esto saca a las galaxias de un equilibrio estadístico llamado virial. Las estrellas se reacomodan para restablecerlo, y para hacerlo tienen que convertir ese exceso de energía cinética en energía potencial, que debe aumentar. Como la energía potencial gravitatoria aumenta con la distancia, una manera de lograrlo es expandirse, “inflarse”. Otra manera es que las partes más energéticas se alejen de la galaxia, formando una corriente de estrellas y gas, como en las Antenas. Es una especie de “evaporación”, que “enfría” la galaxia y la lleva de nuevo al equilibrio. Seguramente ocurren los dos procesos, y cuál de ellos domina depende de detalles específicos de cada colisión. Encuentros casi por el centro producen estructuras en forma de anillo, como en la Rueda de Carro y en NGC 1269.

Podemos ver también que, en el bulbo central, NGC 1269 tiene una barra, lo cual es una rareza para las galaxias anillo. Se la ve bien en el centro en esta increíble imagen del Dark Energy Survey:

Son en realidad dos barras, de distinto tamaño y formando un ángulo entre sí. Observaciones de sus poblaciones estelares señalan que las barras son muy antiguas, de miles de millones de años. El anillo no puede ser tan antiguo, ya que está formando estrellas activamente, cosa que puede verse en ultravioleta:

Así que no está muy claro si este anillo se formó durante una colisión (o fusión), o si es algo que tal vez produjo dinámicamente el propio movimiento de la barra. De hecho, en el anillo puede verse una estructura espiral, que seguramente sí es efecto del movimiento de la barra.  

La barra, también, puede haber producido los pequeños bracitos espirales que se ven en el bulbo, y que también pueden verse en mi foto, si exagero el contraste (se dejan de ver el disco interior y el anillo, y dejo la estrella brillante como referencia):

NGC 1269 está a 33 millones de años luz en la constelación de Erídano. Con magnitud 9 y unos 10 minutos de diámetro, no sé por qué nunca la había observado. Tenía que llegar el S50; ahora todo es posible.

 

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La imagen ultravioleta es de NASA/JPL/Yale Univ/H Crowl/GALEX.

El paper sobre las barras es Méndez-Abreu et al., The long-lived inner bar of NGC1291, Proceedings IAU Symposium No. 353 (2019).

No confundir a John (Johan) Dreyer con John Dreyer, defensor y mediocampista inglés.

Infrarrojo

Rayos gama, rayos X, rayos ultravioleta, radiación infrarroja, microondas, ondas de radio. En el mundo de hoy hasta el menos familiar de estos fenómenos tiene aplicaciones cotidianas, de manera que  apenas necesitan presentación. Estos seis, más la luz, son los nombres propios de las ondas electromagnéticas. Pero ojito, que a pesar de que tienen nombres distintos —por razones históricas, más que otra cosa— no son fenómenos físicos distintos. Son luz, sólo que de otros "colores".

En el campo electromagnético que llena todo el universo las perturbaciones se propagan como ondas. Un poco como la perturbación que se produce al tirar una piedra a un estanque, que se propaga como una onda en la superficie del agua. Los colores (los del arco iris) corresponden a distintas longitudes de onda, es decir distintas distancias entre crestas de ondas sucesivas. Las otras seis radiaciones tienen longitudes de onda más cortas o más largas que las que podemos ver con nuestros ojos.

La primera de estas luces invisibles en ser descubierta fue la radiación infrarroja. William Herschel, músico de profesión y astrónomo por vocación, la descubrió hace algo más de 200 años, haciendo el experimento que yo repetí en la foto de aquí arriba. Con un prisma descompuso la luz del Sol y le tomó la temperatura a cada color. Descubrió que la máxima temperatura se alcanzaba con el termómetro más allá del rojo, en un región donde aparentemente no había luz alguna. La "luz" infrarroja tiene una longitud de onda más larga que la del rojo.

Hoy en día es más fácil todavía "ver" la radiación infrarroja. Los controles remotos de televisores y otros aparatos tienen una lamparita al frente. Cuando apretamos un botón esta lamparita se enciende, pero no lo vemos. Es un led infrarrojo. Y resulta que las cámaras fotográficas modernas registran sus imágenes con un dispositivo electrónico que es sensible al infrarrojo. Así que mirando la lamparita del control remoto a través de la cámara podemos ver cómo se enciende al apretar los botones. Cooool...

Inclusive podemos iluminarnos con esta lucecita infrarroja y sacarnos una foto en una habitación completamente a oscuras. ¡Buenísimo! La foto de aquí al lado la tomé con una cámara compacta normal, con una exposición de 15 segundos. ¡Hay que quedarse bien quieto! El color, por supuesto, es arbitrario. El sensor de la cámara convierte los fotones infrarrojos en una señal electrónica, que la cámara traduce en una imagen visible.

La radiación infrarroja revela un universo invisible. Resulta que la Galaxia está llena de polvo, y que el polvo es opaco a la luz visible (como la ceniza de un volcán). Pero es casi transparente al infrarrojo. En estos días de invierno en el hemisferio austral el centro de la Vía Láctea está sobre nuestras cabezas en las primeras horas de la noche (salgan a verlo). Aunque es una visión sobrecogedora en luz visible, el polvo oculta lo que hay detrás. En luz infrarroja, en cambio, se ve a través del polvo. La diferencia es impresionante, como se puede ver en esta comparación. La imagen de la izquierda es en luz visible. Las zonas oscuras no están vacías de estrellas, sino que son la silueta de enormes nubes oscuras y frías (bien fríiiias). La de la derecha es en infrarrojo (tomada para el survey 2MASS). Ambas imágenes muestran la misma región del cielo, de unos 10° de ancho (un puño). El centro de la Galaxia está arriba a la izquierda. Algún día contaremos lo que se puede ver allí en infrarrojo, vale la pena.

Nuestra atmósfera es sólo parcialmente transparente al infrarrojo, de manera que casi toda la astronomía infrarroja hay que ponerla en órbita. Lamentablemente el telescopio espacial James Webb, con su espejo de 6 metros y medio y su visión infrarroja, destinado sin ninguna duda a revolucionar la astronomía como lo hizo el Hubble, parece que estará entre los recortes presupuestarios de los Estados Unidos...

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Obviamente la foto del control remoto está retocada. ¡No es posible evitar que salga la lucecita en una foto! Así que para producir la ilusión de lo que se ve cuando se hace la experiencia usé dos cámaras y retoqué la imagen directa, dejando la que se ve a través de la cámara de adelante.

Suerte

A mi amiga Laura García le llamó la atención el final de mi nota sobre los planetas extrasolares:

Entonces los astrónomos podrán usar el espectroscopio no ya para medir velocidades planetarias, sino para hacer química a distancia, y observar la atmósfera de esos planetas. Si tenemos suerte verán signos inequívocos de la existencia de vida.  

Según me dijo, le intrigó la mención de la suerte en un contexto científico, y me pidió que alguna vez comentara algo sobre el tema. Mi respuesta inmediata fue que los científicos somos como el resto de la gente, y que la suerte forma parte de nuestra vida, como de la todo el mundo. Que cuando juega la Selección nos envolvemos en la bandera como cualquier hijo de vecino. Pero voy a comentar un poco más, pera que no parezca que me estoy refiriendo a algo sobrenatural. Lo que quiero decir es lo siguiente.

Volvamos a la cuestión de encontrar vida extraterrrestre. Hoy en día sabemos que casi todas las estrellas tienen planetas a su alrededor. Aun así, la cantidad de planetas capaces de albergar vida como la de la Tierra es seguramente pequeña: deben ser planetas rocosos (con una superficie donde caminar), no muy chicos (con alguna atmósfera), con agua líquida (el solvente universal de las substancias orgánicas), con un campo magnético alrededor (para protección de rayos cósmicos)... En una fracción de ellos tal vez haya algo vivo cuando los observemos, y en una fracción de éstos, a su vez, será posible su detección. En definitiva: la detección remota de vida extraterrestre es un evento improbable. Es decir, si ocurre, es ni más ni menos que la definición de suerte, ¿no? ¿Qué otra cosa es la suerte, sino la ocurrencia efectiva de un evento muy improbable? Como se ve, mi expresión citada arriba no tiene nada de peculiar...

Por otro lado, hay cosas que se atribuyen a la suerte y que en realidad no son tales. Tomemos el caso del descubrimiento de Urano, del que hablábamos hace unos meses. William Herschel, músico de profesión y astrónomo de vocación, descubrió el primer planeta de la era moderna en 1781, lo cual le valió el reconocimiento de Su Majestad, honores, un salario, etc. Astrónomos profesionales -tal vez un poco envidiosos- no dejaron de observar que Herschel había descubierto el planeta de casualidad, vale decir por pura suerte. ¿Es una situación comparable a la del descubrimiento de vida extraterrestre al que me refería antes? Bueno, por un lado es indudable que se trata de una casualidad, de un evento aleatorio. Sin embargo me parece que hay algo distinto. Urano tiene un brillo que lo pone casi en el límite de lo que puede observarse a simple vista. Con un telescopio es fácilmente visible. Con el perfeccionamiento de los instrumentos astronómicos era inevitable que alguien lo descubriera. ¿Y quién era el mejor candidato, sino el constructor de los mayores telescopios de su época, el que se pasaba hasta los intervalos de sus conciertos observando tras bambalinas? El descubrimiento de Urano era un evento inevitable, que le tocó al astrónomo más dedicado. No tiene nada de suerte. En sus propias palabras: Si los planetas se cruzan en mi camino no tengo más remedio que descubrirlos.

En inglés se ha empezado a usar la palabra serendipity para estos descubrimientos casuales. Incluso hay quienes usan serendipia en castellano, pero no sé si el anglicismo es necesario. En castellano podemos decir casualidad, que en inglés no existe, después de todo. O chiripa, por qué no. En todo caso, todo el mundo entiende que son las cosas que hace el Mago Carulo: de puro mago...


Post scriptum: Casualmente... esta semana se anunció el descubrimiento del primer planeta extrasolar de tipo terrestre orbitando en la zona de habitabilidad. Es decir, es el primero en el que probablemente haya agua líquida y una temperatura agradable. Se trata de Gliese 581g, el planeta Zarmina. Es un descubrimiento mucho más interesante que el del mes pasado, pero los medios argentinos parece que lo ignoraron. ¡Y está apenas a 20 años luz! Inclusive, hace un par de años, un grupo de entusiastas envió un mensaje de radio de alta potencia dirigido hacia esta estrella. Si alguien contesta, la respuesta debería estar llegando alrededor de 2049...

El cumpleaños de Urano

El 13 de marzo de 1781 un astrónomo aficionado puso patas para arriba el universo tal como se lo conocía. William Herschel, compositor y director de orquesta de origen alemán y emigrado a Inglaterra, autodidacta de la astronomía, anunció al mundo la existencia de un nuevo planeta en nuestro sistema solar. Hoy lo conocemos como el planeta Urano, y hay un par de cosas curiosas para decir sobre su nombre.