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13/11/2021

Las ventanas de la Vía Láctea

La Vía Láctea es una galaxia espiral. La inmensa mayoría de sus estrellas, el Sol incluído, se encuentran en un disco muy chato. Chato como un CD. Cuando miramos hacia el centro galáctico tenemos ante nosotros casi toda la Vía Láctea, donde su franja es más gruesa y densa en el cielo. Todo alrededor, mirando en la dirección del disco, la galaxia nos oculta buena parte del universo más allá. Pero si miramos en la dirección perpendicular al disco, ya sea hacia el norte o hacia el sur, ¡ah, es como mirar por una ventana y asomarnos al universo lejano! 


El centro galáctico está en la constelación de Sagitario, como hemos contado muchas veces, y desde nuestra latitud lo vemos mejor en invierno, sobre nuestras cabezas. Las noches de verano nos traen la vista hacia afuera, hacia Auriga y Tauro, donde la franja de la Vía Láctea es más finita y rala en el cielo. Desde nuestras latitudes, el polo norte galáctico está siempre más bien bajito, en la constelación de Coma Berenices, visible en otoño. En la primavera austral podemos ver al mismo tiempo hacia el centro galáctico y hacia el polo sur galáctico, en la dirección de Sculptor. La diferencia es sobrecogedora:

Las dos fotos fueron tomadas el mismo día, con exactamente el mismo equipo. Ambas son exposiciones de 25 minutos, calibradas y procesadas exactamente de la misma manera. Abarcan 5 grados de ancho (10 lunas), y las dejé sin recortar los bordes, donde la aberración cromática es más fuerte, para la comparación. 

La primera foto muestra muchísimas estrellas (un cálculo aproximado me da 15 millones), tantas que hasta se confunden en un resplandor indefinido. Se destacan, además, las dos famosas nebulosas brillantes M8 (de la Laguna) y M20 (Trífida), junto con sus cúmulos estelares. Hay además una multitud de cumulitos pequeños, tanto abiertos como globulares, y la filigrana de polvo oscuro que caracteriza a las galaxias espirales como la nuestra. El centro galáctico está un poco fuera del campo, hacia la izquierda.

La otra foto tiene muchísimas menos estrellas. No es una ilusión: estamos viendo a través de apenas 500 años luz del disco delgado de la Vía Láctea, mientras hacia el centro está casi toda la galaxia, miles y miles y miles de años luz de estrellas, gas y polvo. El polo sur galáctico está cerca del ángulo superior derecho de la foto, marcado con una crucecita en la versión anotada de abajo. Se destaca la galaxia espiral NGC 253, la Moneda de Plata (que ya mostramos una vez en visión telescópica), y un pequeño cúmulo globular de nuestra propia galaxia cerca del borde derecho. Otro día comentaré más sobre esta foto, especialmente si logro rehacerla con estos dos objetos, tan contrastantes, más en el medio del campo.




Las fotos son mías, y la ilustración también. Avisá si las vas a usar.

27/04/2013

La laguna azul

En la nota de la semana pasada conté que el centro de la Vía Láctea se ve mucho mejor en radiación infrarroja que en luz visible, ya que enormes nubes oscuras ocultan las estrellas que hay detrás. Aquí está de nuevo la imagen infrarroja, que es un panorama de fotografías tomadas con el telescopio VISTA del Observatorio Europeo Austral, ubicado en el Cerro Paranal, en Chile. La imagen original tiene 9 Gigapixels, con una resolución de 108000×81500 pixels. ¡Impresa en la resolución típica de un libro ocuparía una superficie de 9 por 7 metros! Muestra más de 170 millones de objetos, de los cuales al menos 84 millones son estrellas. En el cielo, corresponde más o menos al tamaño de una mano con el brazo extendido ¿No es impresionante?

Sí, es muy impresionante, y lamentablemente nadie la va a imprimir en 9 por 7 metros. Lo que hicieron es una versión "zoomeable", a la que puede accederse aquí. Cuando la foto fue publicada, hace unos meses, yo justo había fotografiado la Nebulosa de la Laguna, que queda muy cerca del centro de la Vía Láctea y que aparece en la foto. ¿Cómo se compara una foto tomada con una cámara de consumo, a través de un telescopio de 20 cm, en un barrio suburbano un día de viento, con una foto infrarroja tomada desde uno de los mejores sitios astronómicos del planeta, con un telescopio de 4 metros? El espejo secundario de VISTA mide más de un metro de diámetro. La cámara infrarroja de 63 megapixels de VISTA pesa tres toneladas y funciona a 200 grados bajo cero. Me moría de curiosidad.

Salvé una serie de capturas de pantalla para mostrarlas aquí, y las compuse en esta animación. Es un GIF animado bastante grande, así que tengan paciencia si tarda en cargar.


Los colores de la imagen infrarroja, naturalmente, son arbitrarios. La luz infrarroja es invisible, y sus colores no son los que conocemos del arco iris. Los astrónomos asignan colores representativos a las imágenes tomadas en las distintas longitudes de onda infrarrojas de la cámara para que podamos verla. En cambio los colores de mi foto, que aparece gradualmente a la mitad de la animación, son colores verdaderos. El rojo, por ejemplo, corresponde a la fluorescencia del gas hidrógeno en la nebulosa, por acción de la intensa radiación ultravioleta de un grupito de estrellas jóvenes que alberga en su interior. Pobrecita mi foto, ¿no? Bueno, acá la pongo completa para no desmerecerla, no está tan mal:


El centro de la Vía Láctea se alza convenientemente sobre nuestras cabezas en los meses de invierno. No dejen de explorarlo con el instrumento que tengan. Es una de las regiones más impresionantes del cielo, con la Laguna y muchas otras cosas por descubrir.


Créditos: Las imágenes infrarrojas son de ESO/VVV Survey/D. Minniti. Los datos corresponden a uno de los varios surveys de VISTA, que son públicamente accesible para uso de todos los astrónomos del mundo, y para deleite de los amantes de la astronomía.

01/10/2011

Arrolla la sed

Parece mentira, pero hay gente que no "cree" en la mecánica cuántica. Fui abordado por uno de ellos en un parque de Porto Alegre hace poco, un fulano que me preguntó mi "opinión" (!) sobre la mecánica cuántica. Voy a decirlo de una vez por todas, porque en este blog no nos callamos nada. Si quieren saber mi opinión sobre la mecánica cuántica, estoy a favor.

Chistes aparte, forma parte del relativismo cultural que se vive desde hace un tiempo la idea de que las teorías científicas son "opiniones" de los científicos. Tal vez contribuye el hecho de que la palabra "teoría" tiene un significado mucho más vago en el lenguaje cotidiano. "Yo tengo la teoría de que la Selección tendría que jugar con más delanteros", dice un tipo después de ver el partido con Brasil el miércoles pasado. Una teoría científica no es eso, pero es un tema un poco aburrido para tratarlo de manera abstracta. Es mucho mejor señalar algunos fenómenos típicamente cuánticos, fenómenos que no podrían existir si la mecánica cuántica no fuera verdadera. La vida cotidiana moderna tiene varios ejemplos: la electrónica basada en semiconductores que hace funcionar todo hoy en día, el láser que se usa en tantos dispositivos (además de molestar a los arqueros antes del tiro libre). Y la familiar fluorescencia, que también es un típico fenómeno cuántico de la vida moderna.

La fluorescencia, demás está decir, es lo que hace funcionar las lámparas ídem. Hay también una fluorescencia inesperada que está ilustrada en la foto de aquí al lado. ¡El agua tónica es fluorescente! Aquí se ven un par de vasos, el de la izquierda con Paso de los Toros y el de la derecha con agua. Arriba están iluminados por una luz negra y abajo por una luz normal. El ultravioleta de la luz negra hace brillar por fluorescencia la quinina, que es el ingrediente amargo del agua tónica. No dejen de hacerlo en casa, el efecto es más hermoso que lo que la foto muestra. La fluorescencia de la quinina es un efecto inesperado y secundario con respecto a su principal uso como tratamiento de la malaria. Los ingleses popularizaron su uso en la India, y acabaron mezclándola con soda para hacer agua tónica, y con un toque de gin extra para hacer gin tonic. La quinina es un producto natural cuya única fuente conocida es cierto árbol del Perú, y cuando se descubrieron sus propiedades medicinales se convirtió en el principal tratamiento de la malaria desde el siglo XVII al XX. La cantidad que hay en el agua tónica es muy pequeña, pero aparentemente la quinina pura se ve fluorescer a plena luz del sol. Todavía no encontré dónde comprar quinina pura para probar el efecto (¡y hacer mi propia agua tónica!).

La fluorescencia es también la causa de hermosos fenómenos astronómicos, como el ejemplo de aquí al lado. Se trata de la Nebulosa Laguna (número 8 en el catálogo del señor Messier). Es una de las joyitas del cielo cercano al centro de la Vía Láctea, que se cierne casi en el cenit desde nuestras latitudes en esta época del año. La región que va desde la cola del Escorpión hasta el asa de la Tetera de Sagitario explota de estrellas, cúmulos y nebulosas que hasta el principiante más ingenuo, dotado del intrumento más sencillo, puede disfrutar. La Nebulosa de la Laguna es una gran nube de gas y polvo interestelar, de unos 50 años luz de diámetro y a unos 5000 años luz de nosotros, casi exactamente en la dirección del centro de la Galaxia. En esta foto se la ve con el característico color rosado de las regiones de gran actividad de formación estelar. Ese color es el resultado de la intensa radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes. El ultravioleta interactúa con el hidrógeno de la nube y lo hace brillar por fluorescencia con un rojo purísimo de 656 nanómetros de longitud de onda. El mecanismo es así: el ultravioleta ioniza los átomos de hidrógeno, es decir les arranca un electrón, que normalmente vive su vida tranquilo en el nivel energético más bajo de su átomo. El electrón supercargado rápidamente se vuelve a ligar a un protón (núcleo del hidrógeno) y va "cayendo" por los sucesivos niveles de energía del átomo que, como explica la mecánica cuántica, son discretos. En cada una de estas caídas pierde un cachito de energía en forma de un fotón de luz, siempre de los mismos colores. En los cursos de cuántica elemental (inclusive cuando uno aprende la física del átomo en la escuela secundaria) se llama serie de Balmer a esta secuencia de transiciones del átomo de hidrógeno. El anteúltimo salto, del nivel 3 al 2, produce el fotón rojo característico, llamado H-α.


La fluorescencia era uno de los temas favoritos del gran Enrique Gaviola en sus años jóvenes, tema en el que hizo contribuciones significativas cuando la mecánica cuántica estaba en formación. Ya prometí hablar más de Gaviola, y ahora lo vuelvo a prometer. Las fotos son mías mías mías, pero si las quieren usar pueden hacerlo, mencionando su origen y avisándome. Gracias.