Hace justo 3 años, en enero de 2022, el telescopio espacial Webb viajaba de la Tierra hacia su órbita final en Lagrange 2, mientras iba desplegándose como un transformer. Seis meses después vimos sus primeras imágenes, que mostraron que el instrumento estaba funcionando tal como se había planeado, no como otros. La calidad de las imágenes del Webb requiere la alineación de sus 18 espejos principales y muchos secundarios con precisión de nanómetros. Para lograrlo lleva una cantidad de dispositivos accesorios, menos conocidos que los instrumentos principales, NIRCam, NIRSpec y MIRI. En particular, hay un segundo espectrógrafo, NIRISS, construido en Canadá. Y dentro de él hay una chapita de titanio de 4 cm de diámetro con siete agujeros, que es el único pedacito del Webb construido en Australia:
Esta máscara óptica se llama AMI (aperture masking interferometry), y convierte al Webb en el primer telescopio espacial capaz de hacer interferometría óptica, como el VLT, el Keck, y un par más de grandes telescopios terrestres. Las ondas de luz (infrarroja) que pasa por los agujeros produce un patrón de interferencia en el plano del sensor, que permite dos cosas: calibrar el telescopio, y observar objetos con resolución mayor que la teórica permitida por el diámetro del espejo principal. El sistema funcionó bien, pero durante el viaje descubrieron que, a nivel de pixels individuales, había un error sistemático producido por el escape de carga eléctrica hacia pixels vecinos, un problema que afecta a todas las cámaras electrónicas. Así que los australianos pusieron a un estudiante de doctorado a ver si podían mejorar el sistema en la etapa del procesamiento de datos. Modelando toda la física del problema lograron hacerlo, y han diseñado una metodología que logra una resolución asombrosa. Sirve, naturalmente, para objetos brillantes y con buen contraste, ya que no usa toda la luz recolectada por el enorme espejo principal, sino la poquita que atraviesa los agujeros del AMI. La siguiente imagen muestra un par de ejemplos. Los paneles de arriba son las imágenes interferométricas originales, y las de abajo son las imágenes reconstruídas.
A la izquierda se ve el jet de una galaxia activa (NGC 1068 es Messier 77) y a la derecha una imagen de Ío, el satélite de Júpiter, mostrando sus volcanes activos. Los circulitos grises muestran el límite teórico de la resolución interferométrica (no el criterio de Rayleigh dado por la apertura del espejo, sino el espectroscópico de Michelson). Puede verse que la agudeza visual del Webb es excepcional.
Este instrumento no va a producir fotos impresionantes para la difusión pública, de esas que te dejan boquiabierto, pero es una herramienta poderosa para estudiar estrellas binarias, exoplanetas, núcleos galácticos y todos los objetos brillantes y compactos que los astrónomos vayan encontrando.
El paper de donde tomé las imágenes es Charles et al., Image reconstruction with the JWST Interferometer, Publications of the Astronomical Society of Australia (2025) (https://arxiv.org/abs/2510.10924v1). El paper compañero, que describe el procedimiento, es Desgoits et al., AMIGO: a Data-Driven Calibration of the JWST Interferometer, Publications of the Astronomical Society of Australia (2025), (https://arxiv.org/abs/2510.09806v1).
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.
—Mi globo no me fallará; ni siquiera considero tal posibilidad. —Pues es menester considerarla. Julio Verne, Cinco semanas en globo
Causó cierta conmoción en Bariloche la aparición de un globo en el cielo. Muy blanco y brillante, muy alto, se lo vio pasar en dirección Oeste-Este al mediodía del sábado 13 de mayo. ¡Y no lo vi! Me enteré cuando mi amigo Daniel Chiesapublicó sus fotos en Facebook:
Tenía toda la pinta de un globo científico, como los que usan los meteorólogos para sondear la atmósfera. Pero casualmente había leído, a mediados de abril, acerca del lanzamiento de un globo astronómico. Así que revisé la trayectoria y, efectivamente, acababa de pasar sobre Bariloche, en su cuarta vuelta alrededor del mundo:
Se trata del telescopio SuperBIT, a bordo de un globo de alta presión de la NASA que lo transporta alrededor del mundo, empujado por los vientos estratosféricos, a 30 km de altura. Es una ubicación buenísima para un telescopio, ya que está por encima de más del 99% de la atmósfera, que distorsiona y absorbe significativamente las luces que llegan del cosmos. SuperBIT observa en un rango del espectro similar al del telescopio Hubble, desde el infrarrojo cercano hasta el ultravioleta, pero tiene un campo visual mucho mayor. Esta es una foto de la nebulosa Tarántula:
Además, como se pueden imaginar, es muchísimo más barato que un telescopio espacial. El inconveniente es que dura apenas unos meses, mientras el globo se mantenga inflado (en mayo lanzaron otro, con un observatorio de rayos cósmicos, y en un día tuvieron que abortarlo porque perdía gas).
Me resulta maravilloso que puedan operar un telescopio colgando de un globo (la góndola se ve en las fotos de Daniel), que se mueve a capricho de los vientos y la gravedad de manera incontrolada. Sin embargo la precisión que logran es extraordinaria: milisegundos de arco. Es como enhebrar una aguja a un par de kilómetros de distancia, y no sólo eso sino mantener el hilo sin que toque el ojo de la aguja durante una hora, para hacer la foto. Lo logran con una combinación de sistemas mecánicos, electrónicos y ópticos. Uno más de los milagros de la ingeniería a los cuales ya nos hemos acostumbrado. Miren qué belleza esta foto de las galaxias Antenas:
El principal objetivo de SuperBIT es la observación de cúmulos de galaxias y la medición de las distorsiones que causa la gravedad en la luz que los atraviesa. Estas fotos que muestro aquí son seguramente sólo para difusión pública. Todavía no vi ningún resultado científico, pero estaré atento porque seguramente habrá algo para compartir.
Tras más de un mes de vuelo, 5 vueltas y media a la Tierra, el globo fue desinflado de manera controlada y soltó la carga útil, que descendió suavemente en paracaídas en una región muy remota, cerca de Gobernador Gregores, en la Patagonia, el 25 de mayo, tras Cinco Semanas (y Media). ¡Espero que hayan podido recuperarlo!
P.D. noviembre 2023: Los datos fueron recuperados con éxito a pesar de la dura caída del globo y la plataforma en la Patagonia argentina. Los resultados están publicados en la revista Aerospace, de donde tomé estas imágenes:
Daniel Chiesa dirige Astropatagonia, un emprendimiento de astroturismo en Bariloche, con un observatorio ubicado a una veintena de kilómetros del centro, en un lugar oscuro y precioso. Es muy recomendable. Él tomó las fotos que abren la nota. Las otras imágenes son de NASA/JPL/UToronto/SuperBIT.
"Treinta y tres". Son los años que está cumpliendo el telescopio más famoso, el segundo telescopio más revolucionario de la historia de la humanidad: el Telescopio Espacial Hubble. Los medios se hicieron eco del aniversario del lanzamiento, el pasado 24 de abril. Pero aquí celebramos la fecha inaugural de cualquier telescopio: la primera luz. Es hoy, 20 de mayo, el aniversario de la primera de las más de un millón y medio de fotos que lleva hechas. Fue una exposición de una partecita del cúmulo abierto NGC 3532, bien conocido por los aficionados australes.
La imagen publicada ese día muestra dos fotos, la de la izquierda hecha con un gran telescopio en Chile, y a la derecha la del nuevo telescopio espacial. OK —deben haber dicho los astrónomos— las estrellas se ven un poco más nítidas. Pero tampoco es taaaaanto mejor. ¿2500 millones de dólares mejor? Es que el flamante instrumento tenía una óptica fallida, un espejo primario mal conformado, que sufría de aberración esférica. ¡Horror! Los que seguimos el caso de cerca recordamos la frustración y la expectativa por la reparación, que llevó años, miles de ingenieros y científicos, y una imprevista y complicada misión del transbordador Endeavour recién en 1993. La primera imagen tras la corrección fue de la galaxia M 100, publicada junto a la misma toma antes de que le pusieran anteojitos:
Y entonces el Hubble empezó a funcionar como se esperaba, y a llevar adelante su ambicioso plan de observaciones, que revolucionaron la astronomía moderna en más de un campo.
¿Cuál era ese plan? ¿Para qué se construyó el telescopio Hubble? Su historia había comenzado en 1946, cuando ni un sólo satélite artifical orbitaba la Tierra. Ni uno. Ni siquiera existía la NASA. Lyman Spitzer fue el autor de la idea, reconociendo que su posibilidad estaba «some years into the future». Lyman remó y remó durante décadas. En 1965 la NASA le encargó evaluar en detalle lo que se podría lograr con un gran telescopio espacial. El estudio llevó cuatro años y se publicó en 1969 (búsquenlo en el enlace, ¡está escrito a máquina!). Allí se identifica una cantidad de estudios posibles, y entre ellos el most important role:«la comprensión del universo a gran escala, su tamaño, su forma, su edad y evolución». Para empezar, había que medir los parámetros que lo definen, que en ese momento se conocían con enorme incerteza (a comparar con las constantes fundamentales de la física, que ya se conocían con muchas cifras decimales). Entre ellas, dicen, la más importante es la constante de Hubble, H, la tasa de expansión del universo (por eso el telescopio se bautizó con su nombre). Si bien la estimación original de Hubble (530 km por segundo por megaparsec) había sido considerablemente mejorada, el error de medición era todavía del 50%.
A lo largo de la siguiente década se diseñó el instrumento y se consiguió su financiación. Los planos y diagramas, dibujados a mano, son una delicia:
A lo largo de los años el Hubble completó más de 1 millón y medio de observaciones, y sus astrónomos han publicado más de 19 mil trabajos científicos, citados más de 1 millón de veces. Su operación es un milagro de la ingeniería: orbita a 500 km de altura, viajando a 25000 km/h, sin propulsores para orientarse, con electrónica e informática del siglo pasado, cocinado de un lado por el Sol y congelado del otro, y logra apuntar a sus blancos con precisión de 7 milisegundos de arco (un pelo a 50 km) durante horas.
¿Y logró cumplir su objetivo primario, la medición de la constante de Hubble? Con creces. Aun antes de la reparación de la óptica, el Hubble dio el primer paso midiendo con precisión de 10% la distancia a la galaxia M 81: 11 millones de años luz, a comparar con las mediciones anteriores que daban entre 4.5 y 18. Con el tiempo los resultados se acumularon. En julio del año pasado se publicó el resultado final (?): Una medición exhaustiva del valor local de la constante de Hubble con precisión de 1 km/s/Mpc con el Telescopio Espacial Hubble y el equipo SHOES, de Adam Riess et al. El trabajo es esencialmente un escalón de la famosa escalera para medir el universo: el que conecta las estrellas variables cefeidas con las supernovas de tipo Ia (se lee "uno-a"). La exquisita visión del Hubble le permite ver cefeidas individuales en muchísimas galaxias, y supernovas por supuesto en todo el universo. Su estudio concurrente ha permitido el enorme avance en la determinación del ritmo de expansión del universo, imprescindible para calcular su tamaño, su curvatura, su edad y tantas otras propiedades del universo a gran escala. Las galaxias del estudio están bellamente ilustradas en el paper:
Las galaxias son hermosas, pero el paper es además suculento científicamente. He aquí una figura que muestra los tres escalones de la escalera de distancias: desde las estrellas más cercanas, medidas por métodos geométricos (paralaje), a las cefeidas y luego las supernovas. La increíble alineación de estas mediciones es lo que permite calcular H con precisión sin precedentes:
El resultado es un número: el universo se expande alrededor nuestro a razón de 72.53 ± 0.99 km/s/Mpc. Misión cumplida, tomá mate.
Pero resulta que existe otra medición de gran precisión de la constante de Hubble. Fue obtenida también desde el espacio, con un observatorio de microondas europeo llamado Planck, usando una metodología completamente distinta. Planck ha observado sutiles fluctuaciones en la radiación que viene del Big Bang caliente, de manera que observa un universo mucho más antiguo que el de las galaxias, las cefeidas y las supernovas. Y su resultado de H es menor. No mucho menor, pero las mediciones son tan precisas que es imposible compatibilizarlas. El paper de Riess muestra esta figura:
La línea verde vertical es el valor más probable calculado con el Hubble, y la azul, con el Planck. Las campanas muestran que los valores reales podrían ser diferentes que los medidos, como en cualquier experimento. Y las dos campanas están bien separadas, mostrando que es casi imposible que los resultados sean diferentes sólo por errores de medición. De hecho, el panel de abajo muestra lo mismo pero en escala logarítmica, para destacar que ni siquiera las imperceptibles colas de la campana verde alcanzan el valor azul. (Hay unos porcentajes marcados: por ejemplo, hay una probabilidad del 0.00003% de que, de acuerdo al Hubble, H valga 68.14, compatible con Planck.)
¿Qué está pasando? ¿Por qué hay dos valores diferentes para la misma magnitud? ¿En qué momento de la historia del universo divergieron, y por qué? Los astrónomos llaman a esto una tensión en la constante de Hubble. Errores de medición, o errores sistemáticos, a esta altura ya han sido descartados. Un día contaré más detalles. Pero valga decir que nadie sabe cómo reconciliar los dos valores. Precisamente, de manera visionaria Spitzer también declaró
en su artículo de 1946 que la principal contribución del instrumento
sería «el descubrimiento de nuevos fenómenos todavía ni imaginados, y
tal vez modificar profundamente nuestros conceptos de espacio y tiempo». Chan.
Resulta también que el mismo Riess fue uno de los descubridores*, en 1998, de que la expansión del universo estaba acelerándose. Como si hubiera una fuerza contraria a la gravedad actuando a escala cósmica. ¿Qué es esa fuerza? Todavía no lo sabemos, aunque ya tiene un nombre: energía oscura, y la evidencia de su existencia actualmente abarca una multitud de líneas independientes, de modo que estamos bastante seguros de que es real.
*Riess ganó inmediatamente el Premio Nobel junto a Perlmutter y a Schmidt, pero le robaron datos al astrónomo chileno Mario Hamuy. Algo vergonzoso que algún día tengo que contar.
¿Estarán relacionadas las dos cosas? ¿En qué marco teórico podemos entenderlo? La verdad que por ahora no lo sabemos**. Sólo el tiempo lo dirá. El tiempo, y la nueva generación de telescopios en tierra y en el espacio, y la comunidad de cosmólogos y astrónomos que estudian estas cosas (que no son tantos, apenas unos miles en todo el mundo).
**Cuando un científico dice que "no sabemos" algo, no significa que no tenga una explicación. Casi siempre significa que tenemos muchas explicaciones, y que no sabemos cuál es la correcta.
¿Qué hay en el futuro del Hubble? El veterano telescopio viene fallando cada vez más seguido, y si bien siempre han podido ponerlo de nuevo en funcionamiento (a veces con ayuda de ingenieros ya jubilados), el final de su vida está cerca. Originalmente iba a ser traído de vuelta a tierra para que descansara en un museo; pero sin transbordadores esto ya no es posible. Actualmente, los planes son que se incinere en la atmósfera de manera controlada, el final usual de los grandes satélites. Sin embargo, una propuesta de SpaceX abrió una nueva posibilidad: un nuevo servicio en órbita, que incluya por lo menos subirlo a una órbita más alta, y tal vez reemplazar algún instrumento. Quizás se haga, y el Hubble nos regale un par de décadas más de observaciones y descubrimientos.
Las imágenes son todas de las fuentes mencionadas. La foto del final es la del reciente aniversario.
Recomiendo la nota en Infobae. Está muy buena (y se ocupa de otras cosas).
La información de prensa de la imagen de la primera luz señala que la resolución calculada a partir de la estrella doble de la parte superior de la foto es de 0.8 segundos de arco, mientras que la del telescopio terrestre es de 1.1 segundos, y añade "which points out the remarkable increase in resolution of the HST". ¡Qué caradura el que escribió eso! La resolución, después de la reparación, llegó a 0.04 segundos, un valor que sí es remarkably mejor que 1.1.
La foto fue tomada el 20 de mayo de 1990 a las 15:14:14 UT, y fue
una exposición de 30 segundos. No logré descargar la imagen raw del archivo (sólo un preview, pero es muy feo). Sí pude verificar que hubo varias imágenes anteriores, mucho
más cortas (menos de un segundo). Otro día las muestro.
«Would you make your mark by mending a broken heart? You know it's never too late to shoot for the stars.» Chad Kroeger, If today was your last day
Si te interesa el nuevo telescopio espacial Webb, seguramente te enteraste de que hace unos meses su espejo principal recibió el impacto de un pequeño grano de polvo interplanetario. Hubo titulares sensacionalistas, tipo Impact confirmed! y cosas por el estilo. En esta foto se puede ver dónde impactó el micrometeoro:
Realmente, esto no es para nada preocupante. El telescopio no tiene tubo, así que los espejos están expuestos a estas inclemencias inevitables: éste fue el cuarto impacto. Los ingenieros diseñaron los equipos para sobrellevarlas de la mejor manera posible. Los segmentos hexagonales pueden realinearse, por ejemplo, si se desvían.
Los aficionados somos muy celosos del estado de los espejos de nuestros telescopios, pero la verdad es que la calidad de las imágenes es muy robusta frente al estado de la superficie, tratándose de defectos o simplemente mugre. Vean esta imagen del gran espejo, de 5 metros de diámetro, del telescopio de Monte Palomar. Es una composición de antes y después de la limpieza, que se hace cada par de años para realuminizarlo:
La limpieza se hace a mano, con gente incluso pasando sobre el espejo por una pasarela:
¿Se imaginan si se les cae algo? En algún lugar leí, hace años, que a alguien se le había caído una llave inglesa, que había hecho una buena muesca en el vidrio. El funcionamiento del telescopio no se resintió en absoluto. Estuve buscando información sobre el incidente pero no encontré nada. Sólo un artículo escrito por un periodista que se pasó unos días en el observatorio hablando con los técnicos. Allí cuenta que:
«Además de varios agujeritos que son el resultado de burbujas en el vidrio fundido, hay una muesca de tres pulgadas causada por una llave inglesa que alguien dejó caer. [...] En una reunión de ingeniería surgió el asunto de esta muesca. [...] La docena de personas se miraron de reojo con sonrisas afectadas. "Eso es de antes de que llegáramos nosotros," dijo uno. "Sí, debe haber sido uno de los astrónomos," ofreció otro.»
Parece que nadie quiso jamás reconocer que había dañado el espejo del que fue, durante décadas, el mejor telescopio del mundo. Imaginate.
Más impresionante es el caso del telescopio Smith del observatorio McDonald (en Texas tenía que ser), que hace poco me recordó un amigo. El 5 de febrero de 1970 un empleado reciente, muy enojado por algo, apareció con una pistola 9 milímetros. Primero le tiró a su jefe, y después disparó 7 tiros al espejo principal:
El vidrio de cuarzo del espejo (fused silica, sílice vítrea) es muy duro, y apenas le hizo unas muescas. Así que le dio también con un martillo, y nada. El telescopio sigue funcionando normalmente. El principal efecto de los impactos es que funcione, en lugar de como un espejo de 270 cm, como uno de 267 (más una imperceptible difracción). Este tipo de telescopio, al igual que el Webb, el Hubble, o el Hale de Monte Palomar, después de todo tienen un enorme agujero en el medio, por diseño. Así que unos agujeritos más no le hacen casi nada adicional, por más impresionante que se vean en esta foto (notar también el aluminio saltado en cientos de lugares):
Volviendo al Webb, más inquietante que los impactos de micrometeoros es la reciente noticia de que uno de los instrumentos tiene un aparente problema mecánico en uno de sus modos de operación (el espectroscopio de media resolución del MIRI, el instrumento súper frío que observa el infrarrojo medio). El problema se detectó hace más de un mes y recientemente lo leí en el blog de la NASA. La descripción es de "exceso de fricción" en una rueda que permite seleccionar la banda en el modo espectroscopía de resolución media. En la Tierra se resolvería con WD-40, ¿pero en Lagrange-2? El problema está en evaluación, así que no puedo anticipar nada. Esperemos que se pueda solucionar. Es el instrumento ideal para observar las moléculas complejas en el medio interestelar y los sistemas planetarios en formación. Cruzamos los dedos.
Las imágenes de la limpieza del telescopio de Monte Palomar son de este video, del canal de YouTube del Observatorio Palomar. Les dejo este otro fotograma donde se ve gente frotando el espejo con carilinas 😲:
La foto del telescopio Smith es del Observatorio McDonald. La foto del primer plano de los disparos fue compartida en Twitter por JJ Hermes (@jotajotahermes), que también muestra una del martillazo:
Me apareció en Twitter un mapa de todo el cielo, mostrando las observaciones del Telescopio Espacial Hubble. Me gustó la idea de visualizar el cielo del veterano telescopio, pero un par de cosas no me satisfacían. No me gustó que estuvieran todas las observaciones del sistema solar, marcando la eclíptica, y que la ascención recta aumentara de izquierda a derecha, con lo cual el cielo aparecía "al revés" de como lo vemos. Me costaba navegarlo y encontrar objetos conocidos. Así que quise hacerlo yo mismo. Mi primera versión corrigió ese último defecto, y quedó así, mostrando las 1149511 observaciones:
En este mapa en coordenadas ecuatoriales podemos reconocer la eclíptica como una ondulante línea de muchas observaciones alrededor del ecuador (que es la mitad del gráfico, declinación cero). Revisando el catálogo inmediatamente vi que muchas observaciones estaban señaladas como "moving target". Evidentemente, para eliminar la eclíptica tenía que eliminar las de objetos móviles: planetas, cometas, lunas, asteroides, etc. Eran 48821, más unas cuantas de Neptuno y Plutón marcadas como fijas, claro, casi no se mueven. ¡Zap! Eliminadas. Y me encontré también con una cantidad de exposiciones que realmente no me interesaban para el mapa. Son las calibraciones, familiares a cualquier astrofotógrafo: darks, flats y bias, más de 240 mil. ¡Zap, zap! Muchas de las restantes tenían la palabra "calib", (por ejemplo "earth-calib", no tenía idea de que el Hubble mirara la Tierra en ocasiones). ¡Zap, zap, zap! Me quedaron 835260 observaciones. Aquí están. El cielo profundo del Hubble:
Curiosamente, quedan residuos de la eclíptica, no logré identificar por qué. Ignorémosla. Si prestan atención verán una franja oscura, es decir con menos observaciones, formando una ondulación más pronunciada que la de la eclíptica. Es la Vía Láctea, que en el contexto de la observación del universo lejano se llama zone of avoidance, debido a que la densidad de polvo interestelar y las masas de estrellas dificultan la observación del universo extragaláctico. He aquí un mapa con la misma proyección, hecho con Cartes du Ciel, para orientarse un poco. La Vía Láctea aparece en un azul claro, y la eclíptica en amarillo.
Mirando el mapa y el cielo del Hubble es posible identificar objetos conocidos, que han sido muy observados y presentan gran cantidad de puntos: las Nubes de Magallanes, el centro galáctico, el cúmulo de galaxias de Virgo, la galaxia de Andrómeda, y otros. He aquí una versión mínimamente anotada. Les dejo la identificación del resto como tarea para el hogar.
El catálogo contiene también los tiempos de exposición de cada observación, que van desde brevísimos hasta insanamente largos. Se me ocurrió usarlos para tratar de identificar los campos profundos y los Frontier Fields, que son exposiciones del orden del millón de segundos. El resultado fue el siguiente, usando el tamaño de los puntos para representar el tiempo de exposición. No me funcionó, no pude identificar casi nada. Es claro que los campos profundos no son observaciones únicas, sino que están formados por múltiples exposiciones más cortas, combinadas luego de manera informática. Lo mismo que hacemos los aficionados, después de todo. A ver si a alguien se le ocurre qué es esa observación súper larga cerca de RA 5 DEC +60, por ejemplo.
Hay dos misterios más en el mapa del cielo del Hubble. Lo pongo aquí de nuevo con flechas indicadoras. El primer misterio es el ecuador (DEC = 0, flechas amarillas):
¿Por qué hay una abundancia de observaciones cerca del ecuador celeste? Sospecho que son también calibraciones de algo, porque no hay nada particularmente interesante allí. Pero no sé qué son.
Y hay un misterio adicional, más intrigante: ¿por qué hay muchas más observaciones en el hemisferio norte que en el sur? Si se fijan, verán que es muy notable una región de muchas observaciones delimitada por el ecuador y la zone of avoidance (flechas rojas). No es una ilusión óptica de cómo está acomodada la imagen: el 52% de las observaciones están al norte de +5 grados de declinación, y sólo el 38% están al sur de -5 grados. No me puedo imaginar por qué, así que si a alguien se le ocurre una idea, por disparatada que fuera, podemos considerarla.
El catálogo de observaciones de Hubble fue descargado del sitio de la ESA (que me resulta más amigable que el de la NASA/STScI).
Hice también el mapa de Cartes du Ciel sin constelaciones, y con un montón de objetos del cielo profundo. Muchos de estos puntos (si no todos) están también el mapa del cielo del Hubble.
En esta época del año empiezo a recibir consultas sobre este asunto: ¿qué telescopio le encargamos a Papá Noel? No hay una respuesta fácil y definitiva. Voy a dejar aquí algunas recomendaciones generales, y el enlace a unas notas de hace años donde ya escribí sobre el tema, con más detalles.
Imaginá cómo lo vas a usar. ¡El mejor telescopio no es el más grande, es el que se usa más seguido! Pensá dónde lo vas a usar, dónde lo vas a guardar, el esfuerzo de montarlo y desmontarlo (o si vas a construir un observatorio permanente...).
El aumento no importa. Ignorá la publicidad sobre el aumento del telescopio. Cualquier telescopio se puede hacer funcionar a cualquier aumento en un enorme rango (cambiando las lentes oculares), y el aumento útil es generalmente muy inferior al límite teórico. Cerrá los ojos y repetí conmigo: El-au-men-to-noim-por-ta...
El "alcance" no importa. Algunas publicidades mencionan hasta dónde se podrá observar. Ignoralas, no significan absolutamente nada. A simple vista se puede ver a millones de años luz de distancia.
La apertura sí importa. El parámetro más importante de un telescopio es su apertura: el lugar por donde entra la luz. El principal propósito de un telescopio es capturar los poquísimos fotones que nos llegan de los objetos astronómicos y encaminarlos hacia nuestros ojos. Esto se consigue con grandes aperturas. Un telescopio razonable de aficionado puede tener una apertura de entre 15 y 25 cm de diámetro. Hay modelos de 11 o 13 cm muy interesantes, por precio y tamaño, pero preparate porque te dejarán con ganas de más. La apertura aumenta con el cuadrado del diámetro, de manera que un telescopio de 20 cm recibe el cuádruple de luz que uno de 10 cm, no el doble. Yo tengo telescopios de 80, 114 y 200 mm.
La montura también importa. Para ser usable, un telescopio necesita estar sólidamente montado en una estructura firme. Puede ser un trípode o una especie de cureña de cañón. Tiene que permitir movimientos suaves del telescopio hacia distintas partes del cielo, pero a la vez tiene que ser resistente a las vibraciones mínimas que se producirán al usarlo. Muchos telescopios "de juguete" tienen ópticas razonables pero pésimas monturas, que los vuelven inusables. Con destreza manual, por supuesto, se puede mejorar una mala montura o construir una propia. Si el presupuesto lo permite, existen monturas llamadas GOTO, computarizadas, que permiten controlar el telescopio desde una consolita o el celu, haciéndolo apuntar hacia miles de objetos astronómicos que uno elija por su nombre propio o de catálogo, sin necesidad de aprender las tediosas técnicas de navegar por el cielo de estrella en estrella.
Qué se puede ver. Hay que ignorar todas las fotografías que aparezcan en la publicidad y en las cajas. No tienen ninguna relación con lo que se ve. Con un telescopio pequeño (10-13 cm), desde una ciudad como Buenos Aires, se pueden ver la Luna (fascinante y siempre cambiante, además), estrellas dobles, múltiples y cúmulos de estrellas (más coloridas que a simple vista) y las nebulosas más brillantes (jamás con los colores rojos y azules que salen en las fotos). A lo largo del año se podrán ver los planetas, en particular Júpiter, con sus nubes y sus cuatro grandes lunas, Saturno y sus anillos, y Venus que tiene fases como la Luna (Marte también, pero es muy chiquito y decepcionante). Desde un sitio oscuro el mismo telescopio mostrará muchas más nebulosas y algunas de las galaxias más brillantes (difíciles de encontrar, al principio). Lo mejor para saber cómo se ve a través de un telescopio es ir a una observación pública. Posiblemente tengan instrumentos mucho mejores que el que uno esté pensando en comprar, pero sirve para hacerse una idea, y además uno les puede preguntar dónde comprar, etc.
Binoculares. Usar un telescopio astronómico no es fácil. Tampoco es difícil, pero es algo técnico que hay que aprender. Hay que aprender a armarlo, a mantenerlo, a posicionarlo para poder seguir el movimiento del cielo (incluso los computarizados), a encontrar las cosas en el cielo, a observar, etc. Es algo que requiere cierta dedicación, y no conozco ningún modelo de telescopio que alguien que no tiene ni idea, ni ningún interés por aprender y sólo quiere mirar una vez cada tanto, pueda sacar al patio y mirar. Capaz que existe, pero lo dudo. En cambio, es muy fácil usar binoculares. Todos los aficionados a la astronomía usamos binoculares además de telescopios. Tienen muchísimas ventajas: son más baratos, son más chiquitos y livianos (para llevar de viaje, por ejemplo, ¡a un lugar más oscuro que donde uno vive!), son más resistentes a la mugre y al uso, y son fáciles de usar. Los sacás, y mirás. Punto.
Los binoculares más usados para la astronomía son del tipo 7x50 o 10x50. Esto quiere decir 50 mm de apertura, y 7 o 10 aumentos. 10 aumentos es el límite que permite sostener los binoculares en las manos sin que vibren demasiado. Cualquier binocular bueno tendrá una rosca entre los dos tubos, que permite atornillarlo a un trípode de fotografía mediante un adaptador que puede hacer cualquier herrero, o cualquiera que se dé maña, para observar con comodidad. Si no, se puede apoyar el binocular o los codos. Los de 7 aumentos se pueden sostener en las manos. Yo uso de 10x.
Aparte de esto, conviene elegir binoculares que digan BaK-4 (es el tipo de vidrio del prisma, BaK-4 es realmente mejor que BK-7, mal llamado BaK-7 en algunas publicidades), con diseño porro (sí, se llama porro, qué quieren que le haga) antes que roof, y fully multi coated (son los filtros antirreflejo de las lentes, en general dice FMC o MCF en la caja). Eviten los binoculares con zoom. Hay buenos binoculares alrededor de ARS 6000, que es mucho más barato que un telescopio. Además, si uno se cansa de la astronomía, los puede usar para ver aves, deportes, etc. Los telescopios astronómicos sólo sirven para la astronomía (por ejemplo, ¡se ve al revés!).
Negocios. No voy a recomendar ningún proveedor. Sólo diré que en Argentina se consiguen buenos telescopios y accesorios de las marcas Celestron, Meade, Explore Scientific y Sky-Watcher. El resto, son de juguete, si bien algunos modelos de Galileo, Bresser, Shilba, son aceptables. Pero si conocés alguna marca recomendable (tal vez en otro país, porque nos leen en todos lados), dejala en los comentarios.
Recomiendo también la lectura de la nota Primer telescopio, de Enzo De Bernardini, y la del Planetario de Buenos Aires: Guía para empezar. Lean ambas de punta a punta.
Chester Moor Hall nació el 9 de diciembre de 1703, y murió el 17 de marzo de 1771 (justo tres meses después del nacimiento de Beethoven). Esta semana se cumplen 250 años de su fallecimiento, así que vamos a aprovechar para rescatarlo del olvido. Moor Hall fue un acomodado caballero del condado de Essex, en el sudeste inglés, allí donde el Támesis se vierte, manso y marrón, en el mar del Norte. Fue un abogado exitoso y magistrado condal, lo cual no le hubiese garantizado aparecer en este blog. Pero también era aficionado a la astronomía. Como hoy en día, la astronomía siempre se nutrió de gente de todas las profesiones que, en algunos casos de manera obsesiva, hicieron contribuciones mucho más allá de lo que se imaginan los que dicen "ah, tenés un hobby". En este blog lo decimos sin miedo: Chester Moor Hall era aristócrata, abogado y astrónomo.
Como sabe cualquier aficionado a la óptica o a la música de Pink Floyd, la luz se descompone en colores cuando atraviesa una cuña de vidrio. Esto se debe a que cada color (cada longitud de onda) viaja dentro del vidrio a una velocidad diferente (bastante menor que los proverbiales 300 mil kilómetros por segundo, eh). Esta dispersión hace que la imagen formada por un telescopio sencillo sea horrible, plagada de lo que se llama aberración cromática. Pasado más de un siglo desde que Galileo apuntara su telescopio a la Luna, Moor Hall tuvo una idea genial: ¿por qué no usar una segunda lente, para rejuntar los colores cuando salen de la primera? Tendría que tener la curvatura al revés, pero además tendría que ser de un material distinto. Si se usara el mismo vidrio, la curvatura al revés compensaría además el aumento de la primera lente, y el resultado sería equivalente a un vidrio plano. No se puede hacer un telescopio con un vidrio plano, eso lo sabía hasta un abogado existoso. Pero en Inglaterra los vidrieros habían inventado un vidrio distinto, llamado flint, que no es el vidrio común de ventana, llamado crown y conocido desde la prehistoria. El vidrio flint es muy lindo, muy transparente y brillante. Es lo que comúnmente se llama "cristal", o cristal de plomo, aunque no sea cristal sino vidrio. Los chirimbolos de Swarovski, las copas finas, los platos Galaxia de Rigolleau, cosas por el estilo, son de vidrio flint.
La cuestión es que Chester se
cansó de la aberración cromática y decidió hacer el intento con una
lente compuesta de vidrio flint y vidrio crown. Hizo su diseño pero, consciente del valor de su invento si
llegara a funcionar, le encargó las lentes a dos ópticos distintos.
Tenían los mejores talleres de Londres y eran tipos súper
ocupados. Su negocio no estaba en hacer lentes individuales, así que
ambos subcontrataron el trabajo. ¡Y los dos se lo encargaron al mismo
vidriero! El afortunado fue George Bass, que tenía un taller de segunda
categoría. Aún ignorando que las dos lentes eran para un mismo cliente,
de todas maneras Bass sospechó algo. Eran dos lentes encargadas el mismo
día, del mismo tamaño, que se apoyaban perfectamente una sobre la otra.
Mmmmm... Bass las talló y las pulió. Podemos imaginarlo tomando una con
la mano izquierda y la otra con la mano derecha. Las superpone y mira a
través. ¡Maravilla! ¡La aberración cromática había desaparecido!
A pesar de su precaución inicial, Moor Hall no protegió su invento. Tal vez le bastaba con
que su telescopio fuera el mejor del mundo. A Bass tampoco se le
ocurrió sacar algún provecho. Parece inclusive que alguno de ellos se lo
contó a algún amigo, porque de a poco varios talleres de Londres
empezaron a fabricar estas lentes acromáticas. Hasta que Bass se
lo contó, 20 años después de su invención, a su colega John Dollond,
dueño de un muy exitoso taller. Dollond sí se dio cuenta del valor
comercial del invento y se apuró a patentarlo, previa publicación en las
Philosophical Transactions de la Royal Society (sin mencionar a
Moor Hall ni a Bass). Parece que tenía ciertos escrúpulos, porque nunca se atrevió a
exigir sus derechos de patente. Igual, con "su" invento, se convirtió
en el óptico de los ricos y famosos, lo cubrieron de honores, premios y
la mar en coche. Pero al morir John su hijo Peter echó los escrúpulos
por la borda, demandando judicialmente de manera feroz a los ópticos que usaban el diseño
de su padre. Bah, el diseño de Hall, fabricado por Bass, que se lo
contó a su padre, quien lo patentó. Muchos talleres terminaron en la
ruina, ya que las cortes sostuvieron la validez de la patente con
argumentos tirados de los pelos, a pesar del testimonio de muchos
ópticos, incluído el pobre Bass, quien fue llevado en silla de ruedas a
contar la historia ante los jueces. Dollond consiguió resarcimiento de daños por 250 libras esterlinas (como un millón de libras de la actualidad). Hall, que a pesar de su formación en leyes era un caballero, jamás apeló el reclamo de Dollond.
Finalmente la patente expiró y el precio de las lentes acromáticas se desplomó. Fue una revolución en la construcción de telescopios. El
taller del famoso Jesse Ramsden, cuyos oculares (acromáticos, obviously) seguimos usando, floreció en
esta época. Como conté en Viaje a las Estrellas, el flint escapó del monopolio inglés a
principios del siglo XIX y los astrónomos de todo el mundo tuvieron
acceso a telescopios acromáticos. Y pudieron ver el universo como nunca
antes.
Me enteré del olvidado Chester Moor Hall en The life and times of the telescope, de Fred Watson.
Los agujeros negros son misteriosos y fascinantes. En cierto sentido, son apenas un lugar, una geometría del espacio-tiempo, una solución de las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General. Los soñamos durante un siglo, los calculamos y los visualizamos: lugares imposibles donde la luz se mueve en órbitas, donde el tiempo se detiene. En notas anteriores traté de derrumbar algunos de los mitos sobre los agujeros negros, en particular que son como aspiradoras astronómicas. Nada más lejos de la realidad: de hecho, el comportamiento de la materia que hay a su alrededor es precisamente lo que los convierte en objetos, ya no meras geometrías del espacio-tiempo. Sabemos, por el movimiento del gas y las estrellas que hay cerca del centro de las grandes galaxias, que casi todas ellas albergan un agujero negro gigante, millones o miles de millones de veces más pesado que el Sol. En el centro de la Vía Láctea tenemos uno de 4 millones de masas solares, y hemos visto cómo las estrellas que están en órbita a su alrededor se aceleran desaforadas cuando le dan la vuelta, y adelantan su periapis (¿perinigricon?) precisamente como dice la Relatividad General. Pero nunca vimos el agujero mismo. Hasta esta semana, cuando vimos el que hay en el centro de la galaxia M87:
¿Cómo hacer para ver un agujero negro? Es negro, negrísimo, pero su intensa gravedad distorsiona la imagen de sus alrededores produciendo una "sombra" característica de su horizonte de eventos. Las estrellas en órbita no bastan, no pasan suficientemente cerca. Hay que tratar de ver la materia que se encuentra más cerca, restos de estrellas y nubes destrozadas por la fuerza de marea del agujero negro, girando en órbitas apretadas y brillando de una manera característica. Claro que se necesita un telescopio enorme. ¿Como el Very Large Telescope, con sus 4 espejos de 8 metros? ¿O el Keck con su doble ojo de 10 metros? Más grande, como sólo los grandes radiotelescopios pueden ser. OK, ¿como el de Arecibo, de 300 metros, o su heredero chino de 500? Más. ¿Como los grandes arrays, el Very Large Array que hemos visto en películas, o el más moderno ALMA en Atacama? ¡Más! Se necesita un telescopio del tamaño del planeta Tierra. Chan.
En un logro tecnológico sin precedentes, los grandes radiotelescopios del mundo lograron en 2017 funcionar como un solo instrumento de 10 mil kilómetros de diámetro. Lo llaman el Event Horizon Telescope, obvio. Y lograron pispear los alrededores de agujero negro supermasivo ¡en el centro de la galaxia M87, a 55 millones de años luz de nosotros! Es del tamaño del sistema solar entero, pero a esa distancia es como observar un pelo a 1000 km. Dos años llevó la reconstrucción matemática de los datos recolectados durante la histórica observación, y es la que mostraron esta semana. Y no te dejes engañar por quienes dicen que esto no es una foto. Las que sacás con el celular también son una reconstrucción matemática de los datos recolectados por un sensor de radiación electromagnética. La diferencia está en detalles técnicos. Pero es una foto.
¿Cómo podemos entender esta imagen, que parece un anillo brillante fuera de foco? Es difícil decirlo brevemente, pero es más o menos así. El horizonte de eventos no es un objeto. Es apenas un lugar, una región del espacio. Las ecuaciones de la Relatividad General dicen que estos horizontes envuelven completamente un espacio del cual nada puede escapar. Por eso no podemos ver lo que hay dentro (y por eso se llama horizonte, no podemos ver más allá). Lo que sí podemos ver es la materia que tienen a su alrededor, materia supercaliente y por lo tanto muy brillante. Forma un disco grueso en órbita alrededor del agujero negro (el disco de acreción). El borde interior del disco es un poco más grande que el horizonte de eventos, y marca la región dentro de la cual no se puede permanecer en órbita. Esa es la luz que vemos en la imagen de hoy. Pero no directamente: el espacio y el tiempo están tan distorsionados en la proximidad del agujero negro, que la imagen del disco se deforma de una manera particular, perfectamente predecible por la Relatividad General. De hecho, uno de los aspectos extraordinarios de esta observación es que la imagen obtenida, con esas partes más brillantes y otras más oscuras, es precisamente lo que esperábamos obtener, a la luz de los cálculos y las capacidades del Event Horizon Telescope. En esta imagen rescaté las regiones más oscuras, que no se ven bien en la de arriba.
¿Podrán observar algo más? Por empezar, lo que vimos esta semana fueron cuatro observaciones, de cuatro días distintos. M87* (se dice "eme 87 estrella", "em eighty seven star" en inglés) será observado nuevamente, y seguramente revelará una dinámica que habrá que entender y explicar. Además, en la conferencia de prensa se mencionó que los datos contienen también la polarización de la radiación, que permitirá reconstruir el campo magnético, lo cual será crucial para entender mejor el origen del chorro de materia y energía que surge de este agujero negro (imagen de aquí a la derecha, mide 5000 años luz de largo), cuya formación todavía no se comprende del todo.
Por otro lado, se podrá observar el agujero negro Sgr A* ("sagitario A estrella"), el que tenemos en el centro de la Vía Láctea. De hecho, muchos creíamos que esta semana se mostraría éste, y nos sorprendimos al ver el de M87. Ambos son del mismo tamaño en el cielo, pero Sgr A*, al ser más pequeño, parece que tiene escalas de tiempo bastante más rápidas que las del gigante M87* y el procesamiento no terminó.
¿Y por qué se ve tan "fuera de foco"? ¿No lo pueden hacer mejor? Hay que decir que es tal como lo esperábamos, más allá de las ilustraciones de alta resolución (y bajo realismo) que mostraron los medios de prensa en los días previos. Pero con longitudes de onda menores, o con más radiotelescopios, se podrá mejorar la resolución y medir, por ejemplo, a qué velocidad rotan el agujero y el disco (hay una estimación en los papers, pero no es concluyente). Y también con telescopios fuera de la Tierra. ¿Se imaginan con un radiotelescopio en la Luna? ¡Aaaaaahhhh!
Los agujeros negros "normales", de masa estelar, que hay en la Vía Láctea, son demasiado pequeños aun para el Event Horizons Telescope. ¡Es un telescopio para observar sólo dos objetos! Pero estos agujeros negros alimentan algunos de los fenómenos más energéticos del universo, y parecen haber jugado un rol crucial en la formación de las galaxias. Nunca los habíamos visto. Estoy seguro de que es un enorme avance para la astrofísica en más de un área. Por otro lado, el logro tecnológico en sí mismo seguro que dará lugar a una multitud de avances en instrumentación, como suele ocurrir.
La primera solución exacta de las ecuaciones de la Relatividad General que se encontró, apenas un mes después de la presentación de la teoría, es (sabemos hoy) la de un agujero negro que no rota. Fue una sorpresa para el propio Einstein: en el frente oriental de la Primera Guerra Mundial, Karl Schwarzschild descubrió la métrica que hoy lleva su nombre. Falleció poco después, de una enfermedad contraída durante ese duro invierno en las trincheras. Uno no puede dejar de imaginarse al tipo, tiritando, casco y fusil, reclinado contra un terraplén helado, con el paper de Einstein que alguien le habrá hecho llegar en una mano, y garabateando sus cálculos con la otra apoyado sobre el muslo, para mandárselos a Einstein antes de que cayera la próxima granada. "A pesar del fuego pesado de artillería", dice en su carta. El agujero negro observado en M87 obedece a otra solución, la llamada métrica de Kerr. Roy Kerr vive, tiene 84 años, es un matemático neocelandés, y se merece un aplauso. Y un premio.
Recomiendo este video de Veritasium para entender un poco más sobre cómo interpretar esta imagen de un agujero negro:
Y también esta simulación realista del disco de acreción preparada por el Observatorio Europeo Austral:
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