Tránsito de Venus 1882

Los tránsitos de Venus delante del Sol son los más raros de los eclipses. Sólo Mercurio y Venus, cuyas órbitas son interiores a la de la Tierra, pueden pasar entre la Tierra y el Sol. Mercurio lo hace cada 7 años más o menos. Venus, en cambio, lo hace sólo cada 125 años, en dos ocasiones separadas por 8 años. Hace poco conté sobre el tránsito de 1874, cuando Jules Janssen inventó una máquina para tomar fotografías en secuencia. Los resultados no fueron valiosos astronómicamente pero sí culturalmente, ya que acabó produciendo la película cinematográfica más antigua (registrada en la Internet Movie Data Base). Ocho años después, en 1882, ocurrió el segundo tránsito del siglo XIX, que fue el primero fotografiado con éxito. Cuando estaba preparando la nota sobre Janssen me encontré con un paper que rescataba las fotos y las mostraba en forma de película. Aquí está, reanimado, un evento que ninguna persona viva ha visto:

Son 141 placas tomadas en el Observatorio Lick, en Monte Hamilton, California, redescubiertas no hace mucho. David Todd, astrónomo de Amherst College en Massachusetts, fue convocado para observar desde Monte Hamilton, a 5000 km de su casa. Aceptó encantado, aunque el observatorio estaba recién construido, apenas equipado y sin personal. Había un telescopio de 12 pulgadas, uno de 4.1, y un fotoheliógrafo, instrumento ideal para el evento. ¿Lograrían resolver con las fotos las dificultades históricas, arrastradas desde siglos, de observar exactamente los tiempos de contacto del tránsito, y así determinar la unidad astronómica como había propuesto Halley? El viaje de Todd debe haber sido toda una aventura. En esta foto parece un personaje de un western, ¿no?

El fotoheliógrafo era un telescopio de tubo horizontal, con un espejo en un extremo que desviaba la luz solar de manera constante y automática (un helióstato). Era uno de 9 instrumentos idénticos construidos a propósito para el tránsito, para compatibilizar lo mejor posible las observaciones de las expediciones americanas. En esta foto hecha algunos años después se ven el tubo y la caseta fotográfica del instrumento. El gran domo detrás alberga un telescopio de 91 cm (que no estaba en 1882), uno de los refactores más grandes jamás construidos.

Cuando el Sol salió en Mt. Hamilton el tránsito ya estaba en curso, y por eso en la película no vemos los primeros dos contactos. Los tiempos exactos de exposición fueron registrados automáticamente por un mecanismo eléctrico acoplado al obturador, y también a mano por las esposas de algunos astrónomos. Se hicieron dos copias de las 147 placas expuestas. Una fue enviada a las oficinas de Lick en San Francisco y la otra a Amherst. A pesar de tantos cuidados, un siglo y medio después todos estos registros están perdidos, pero los negativos originales fueron descubiertos en Mt. Hamilton recientemente. Sólo 11 placas adicionales se conservan de las otras ocho expediciones. 

No está del todo claro si los esfuerzos de los americanos cumplieron con el objetivo buscado de determinar la unidad astronómica. Todd se desinteresó del asunto, tal vez porque cuando regresó a Amherst se encontró con que su esposa Mabel se había convertido en amante de su vecino Austin Dickinson, hermano de la poeta Emily Dickinson (de quien acabaría siendo su primera editora). William Harkness, director del Observatorio Naval y del Almanaque Náutico, se pasó 20 años reduciendo los datos (que es como los astrónomos llaman a analizarlos). Su resultado jamás alcanzó la precisión deseada, pero ya no tenía mayor importancia. El descubrimiento de los asteroides cercanos a la Tierra (Eros, en particular) proveyó un método más fácil y mejor para determinar la constante astronómica fundamental. Y ya en el siglo XX (que no tuvo ningún tránsito de Venus) el radar permitió medir directamente la distancia a Venus y calcular la unidad astronómica mejor todavía. La mejor medición que tenemos hoy en día, curiosamente, fue obtenida con tránsitos de Mercurio.

Quise hacer mi propia película del tránsito de 2012, pero me dio bastante trabajo alinear las imágenes, ya que fueron tomadas con un trípode común de fotografía. No sé si alguna vez terminaré de hacerlo. Así que repito una vez más esta secuencia del ingreso de la silueta del planeta, que me gusta tanto. 

Una cosita más. En el año 1879, James Clerk Maxwell le mandó una carta a Todd, preguntándole si le parecía que la observación de los eclipses de las lunas de Júpiter era suficientemente precisa para detectar el movimiento de la Tierra a través del éter, comentando acerca de la imposibilidad de hacerlo con mediciones terrestres. La carta llegó a conocimiento de un colega de Todd, Albert Michelson, que ya había inventado un dispositivo para medir la velocidad de la luz con enorme precisión, demostrando de paso la inexistencia del éter y pavimentando el camino para la teoría de la Relatividad. Michelson también había vivido su propia aventura Western, y por eso aparece en un episodio de Bonanza, como hemos contado. 

---

El paper es:

A Misch and W Sheehan, A movie of the 1882 Transit of Venus assembled from plates taken at Lick Observatory by David P. Todd, The Journal of Astronomical Data 10:4 (2004). Agradezco al editor, Christiaan Sterken, quien me dio acceso a la película y muchas fotos, cuyos links estaban rotos en la página web de la revista.

A pesar de que los autores dicen que no existen fotos del tránsito de 1874, recientemente encontré una. No es de Janssen, sino de la expedición mexicana a Yokohama: C Allen, The Mexican expedition to observe the 8 December 1874 transit of Venus in Japan, Proceedings IAU Colloquium No. 196 (2004). Dicen allí que obtuvieron 14 fotos, a modo de prueba del equipo fotográfico, y muestran una, bastante mala.

La oposición verdadera

¡No huyan, no se trata de una columna política! Es astronomía posta: la rara oposición verdadera de Plutón.

Dos planos (que no sean paralelos) se cortan a lo largo de una recta. Si son los planos de dos órbitas esta recta se llama línea de nodos. La peculiar órbita de Plutón, tan inclinada y tan excéntrica, hace que Plutón cruce la línea de nodos con respecto a la Tierra de manera desigual. Tarda 87 años en viajar desde el nodo ascendente hasta el descendente, y luego 161 años en volver a cruzar el nodo ascendente.

Por otra parte, cuando la Tierra se interpone entre el Sol y otro astro la situación se llama de oposición. En estos casos puede verse, en muchos cuerpos celestes, un aumento considerable de brillo, llamado opposition surge (en castellano es efecto de oposición, menos descriptivo), cuya observación es muy valiosa para caracterizar la porosidad y otras propiedades de la superficie. Es el efecto que hemos comentado acerca de la luz de la Luna. Por ejemplo, durante la oposición de Saturno el efecto es muy impresionante en el brillo de los anillos con respecto al planeta:

Cuando pasan las dos cosas a la vez, oposición y línea de nodos, la configuración se llama oposición verdadera, y podemos observar el astro con el Sol casi exactamente a nuestras espaldas. Durante la oposición de Plutón el 12 de julio de 2018 la situación fue excepcional, con el Sol a menos de un centésimo de grado de la vertical sobre Plutón. Varios telescopios aprovecharon para caracterizar la curva de luz de Plutón y Caronte bajo esta iluminación. New Horizons no pudo observarlos así durante su sobrevuelo, de manera que estas observaciones, incluso desde tan lejos, son un valioso complemento a las imágenes de alta resolución de sus superficies hechas por el robot. Todavía no vi publicaciones definitivas de los resultados, pero hace poco vi un par de comunicaciones en congresos. Desde el telescopio espacial Hubble, por ejemplo, la intensidad de la luz reflejada por Plutón y Caronte se pudo observar como se ve en esta figura. El efecto es especialmente marcado en Caronte, cuyo brillo aumentó más de un 50%.

Durante la oposición verdadera de 2018 la alineación fue tan perfecta que, desde Plutón, hubiera podido verse la Tierra (¡y la Luna!) transitando delante del Sol, en un encantador mini-doble-eclipse no del todo anular. Así:

Plutón cruzó la línea de nodos en dirección ascendente en 1931. Clyde Tombaugh lo descubrió en 1930, a pocos meses de la oposición verdadera. Por un lado, la alineación seguro contribuyó al descubrimiento, ya que Tombaugh estaba haciendo una búsqueda sistemática en el plano de la eclíptica. Por otro lado, ¿acaso el aumento de brillo por el efecto de oposición habrá jugado algún rol?

---

La curva de luz está adaptada de Verbiscer et al., The Pluto System at True Opposition, EPSC Abstracts Vol. 13, EPSC-DPS2019-1261-1, (2019).

Las fotos de Saturno son de Calar Alto Observatory/NASA New Horizons blog. La ilustración de la línea de nodos está hecha con Celestia. La recreación del tránsito está hecha con Stellarium.

La distancia al Sol

¿A qué distancia está el Sol? ¿A qué distancia están los planetas? ¿Y las estrellas? ¿Cuánto mide el universo? Los astrónomos se lo preguntaron desde la Antigüedad. Aristarco de Samos incluso midió la distancia a la Luna y al Sol, hace 2500 años, con instrumentos muy precarios y resultados más o menos. Después de la Revolución Copernicana la cuestión se hizo apremiante, porque la distancia al Sol se convirtió en el ingrediente crucial para calcular el tamaño del sistema solar. La Tercera Ley de Kepler del movimiento planetario permitió calcular la relación entre las órbitas de los planetas comparando sus períodos, que se podían medir directamente. Por ejemplo, el año de Marte dura 687 días, 1.9 veces más que el año terrestre. Kepler dice entonces que la distancia de Marte al Sol es 1.9^2/3 = 1.5 veces la de la Tierra. Genial, pero ¿a qué distancia está la Tierra del Sol?

En el siglo XVII Edmond Halley, de cometaria fama, se dio cuenta de que se podrían utilizar los tránsitos de Mercurio y de Venus, esos minieclipses que podemos ver cuando los planetas interiores pasan delante del Sol. Con la fuerza de su prestigio promovió campañas internacionales, especialmente durante los raros tránsitos de Venus, para combinar observaciones desde todos los rincones del mundo y medir, de una vez por todas, la famosa unidad astronómica, la distancia de la Tierra al Sol. Hubo tránsitos de Venus en 1761 y 1769, cuya observación arrojó un resultado de 153 millones de kilómetros (400 veces más que lo que le había dado a Aristarco). Más de un siglo después, los tránsitos de 1874 y 1882 permitieron refinar ese valor a 149.59 millones de kilómetros.

Hoy en día conocemos la distancia al Sol con precisión de algunos metros, y la verdad que no necesitamos seguir midiendo. Pero los tránsitos de Mercurio, mucho más frecuentes que los de Venus, son una oportunidad para medir el tamaño del sistema solar de manera directa y al alcance de los aficionados de hoy en día. Así que durante el tránsito de noviembre de 2019 me uní a un proyecto coordinado por el Prof. Udo Backhaus desde Essen, Alemania, para hacerlo. La idea del método es tratar de medir este ángulo:

El ángulo β_S está relacionado con la distancia d_S mediante una sencilla fórmula trigonométrica. Por supuesto, uno no puede medir directamente β_S porque uno no está en el Sol, está en la Tierra. Ahí es donde aparece el tránsito: en lugar de medir la paralaje del Sol, uno mide la paralaje de Mercurio:

Claro que uno tampoco mide directamente el ángulo β_M, porque uno no está en Mercurio. Pero observando simultáneamente Mercurio contra el Sol desde dos sitios en la Tierra, conocidas sus latitudes y longitudes, todo puede calcularse con trigonometría. Así que el 11 de noviembre me dispuse a fotografiar el tránsito a intervalos regulares, con la cámara montada al telescopio:

Estos eventos diurnos siempre producen un poco de ansiedad. ¿Me habré equivocado, habrá sido ayer? Pero no, el tránsito empezó con precisión astronómica:

Estos tránsitos duran horas, parece que no terminan más. Hubo algunas nubes en la segunda mitad, pero logré juntar unas cuantas imágenes útiles. Lo más difícil para comparar las imágenes tomadas por dos telescopios aficionados, montados de manera portátil en muchos casos, y con cámaras acopladas de manera impredecible, era saber cómo están orientadas estas fotos. A falta de manchas solares, a Udo se le ocurrió hacer dos fotos en cada toma, apagando el motor de seguimiento del cielo entre una y otra. La eclíptica, y por lo tanto la orientación absoluta de las imágenes, queda determinada por la deriva del Sol. Así:

Udo nos pidió que hiciéramos esto, que midiéramos las posiciones de Mercurio en las fotos, y que le mandáramos los resultados. En el mejor estilo de las campañas de los siglos XVIII y XIX, él se encargó de procesar los datos de todos y combinarlos para calcular la paralaje solar. Por ejemplo, la paralaje entre Gifhorn, Alemania, y Bariloche, puede apreciarse en esta imagen combinada de las 13:00 UT. Conocido el tamaño del disco solar (medio grado, 1938" ese día), cada una de estas combinaciones permite medir directamente la paralaje de Mercurio para nuestras ciudades, y calcular un valor de la paralaje solar. En este caso resulta ser de 12.9", un poquito grande con respecto al valor correcto de 8.79", pero nada mal ya que, como se ve, Mercurio es muy chiquito y difícil de enfocar y medir.

Udo usó, además de nuestras observaciones, las que tomó el Solar Dynamics Observatory en órbita de la Tierra, que son de mucha mejor calidad. La combinación de sus imágenes con las mías, por ejemplo, es esta secuencia:

Una serie de observaciones así permite fitear los valores de la posición de Mercurio, obteniendo un mejor resultado que con pares de observaciones individuales. En este caso la paralaje solar da 9.0" ± 0.4". ¡Vamos Bariloche!

Combinando todos los resultados de todos los participantes, Udo finalmente calculó una paralaje solar de 9.1". Con respecto al valor exacto de 8.79" nuestra medición resultó errada en apenas un 2.3%. Esta paralaje corresponde a una distancia al Sol de 145 millones de kilómetros.

Termino esta nota con las palabras finales de Udo:

Por supuesto, ya lo sabíamos antes del proyecto. Pero ahora no sólo tenemos la distancia, sino un método para determinarla nosotros mismos. Y conocemos las dificultades de obtener un resultado satisfactorio, incluso con equipos y comunicaciones modernos. Edmond Halley tuvo esta idea durante el tránsito de Mercurio de 1677. Para sucesivas generaciones de astrónomos resultó extremadamente difícil llegar a un resultado (e incluso a un acuerdo). Ahora podemos entender por qué la recopilación y evaluación de estos resultados necesitaba décadas. Nos paramos sobre las espaldas de gigantes. 

Uno de los participantes, Aldo Kleiman, de Rosario, respondió: Hay belleza en una vista del cielo, en el estudio científico de una fórmula matemática, y sin duda en el Transit of Mercury Internet Project. 

¡Gracias Udo, y gracias a todos los participantes!

---

Para los quisquillosos: la distancia de la Tierra al Sol no es un número fijo, porque la órbita no es redonda. Pero la unidad astronómica sí, ya que desde 2012 se la define exactamente como 149597870700 metros. Por otro lado, las distancias que entran en la Tercera Ley de Kepler son la mitad del eje mayor de las elipses que siguen los planetas en sus órbitas medias. Finalmente, la paralaje solar se define como paralaje horizontal media, que es el ángulo β_S de la figura, cuando los sitios 1 y 2 están separados un radio ecuatorial medio terrestre y la Tierra está a su distancia media al Sol.

Las ilustraciones de la paralaje son de Udo Backhaus y están tomadas del sitio del proyecto.

La foto del tránsito de Mercurio desde Gifhorn es de B. Brandt, quien dijo: "Fue una experiencia increíble, una tensión de locos, pero al final más momentos de felicidad que de estrés." (¿Será el futbolista noruego? Tengo que averiguar.) (P.D.: Björn se comunicó conmigo, y resulta que no, no es el futbolista noruego que sospechaba.)

Tránsito lento (de Mercurio)

En octubre Michel Mayor y Didier Queloz recibieron el Premio Nobel en Física por el descubrimiento del pimer planeta alrededor de una estrella como el Sol. En los 24 años que han pasado, ya conocemos 4084 planetas, en 3033 sistemas planetarios. La mayor parte de ellos, sin embargo, no fueron descubiertos con el método de la velocidad radial que usaron ellos, sino mediante tránsitos, fugaces eclipses producidos al pasar el planeta delante de su estrella.

De manera similar, el lunes 11 de noviembre el planeta Mercurio transitará delante del Sol. Claro que a Mercurio no hay que descubrirlo, pero pensá que así de pequeño como se verá delante del Sol, el telescopio espacial Kepler habría podido detectar su presencia desde cientos de años luz de distancia. ¿No es extraordinario?

El evento será visible, al menos parcialmente, desde buena parte del mundo. Desde la Argentina, y gran parte de las Américas, será visible en su totalidad.

El tránsito es súper largo: comienza a las 09:35 hora argentina (12:35 UT) y finaliza a las 15:04 (18:04 UT). Es muy posible que no haya ninguna mancha solar (el Sol se encuentra en su mínimo de actividad) así que no habrá dificultad en identificar el circulito negro del planeta delante de la fotósfera solar.

Si tienen todavía los anteojitos (o los vidrios de máscara de soldar) que usaron para observar el eclipse solar de julio, pueden intentar ver al pequeño Mercurio como un punto negrísimo delante del Sol. ¡No lo lograrán! Mercurio es muy chiquito, y no creo que nadie pueda verlo a simple vista, ni siquiera un niño. La mejor manera de observarlo es proyectando una imagen del Sol sobre una superficie blanca, usando binoculares o un telescopio. Es fácil de hacer, si se toman precauciones adecuadas. La más importante es que NUNCA debe observarse a través del instrumento. Ni siquiera un poquitito para apuntar. Hay que hacer todo mirando la imagen proyectada. La siguiente infografía debería darles una idea:

En lugar de binoculares se puede usar un pequeño telescopio. A veces la tapa de adelante del instrumento tiene una tapita secundaria más chica: es para hacer esto, así no entra tanta luz solar al telescopio y no se recalienta. Puede observarse a través de un telescopio sólo con un filtro adecuado que cubra completamente la entrada de luz. ¿Cómo saber si es un filtro adecuado? Si tenés un filtro y te hacés esa pregunta, probablemente no es adecuado.

Los tránsitos de Mercurio no son tan raros como los de Venus. Se produce más o menos cada 10 años, y aunque vimos uno en 2016, el próximo será recién en 2032. ¡En la década del 20 no habrá ninguno! Así que si podés, no te pierdas éste. Cuando lo veas pasar frente al Sol, pensá que hasta hace 104 años no sabíamos por qué Mercurio se mueve como lo hace. Fue el primer éxito y verificacion experimental de la Relatividad General, mucho antes que el eclipse de Eddington.

Trataré de fotografiar el evento, y también colaborar con otros astrónomos alrededor del mundo para determinar la distancia a Mercurio y el Sol por el método de la paralaje. Ya lo contaré si tenemos éxito. Pueden unirse revisando la información en este link.

---

La foto final muestra los planetas Venus y Mercurio en el atardecer del 22 de octubre de 2019 sobre el cerro Catedral. Venus es el más brillante, y Mercurio está arriba, cerca del borde de la foto. La infografía también es mía. El mapa es de la NASA.

Cuando se alinean los planetas

Hace muy poquito ocurrió una alineación notable, y no me refiero al eclipse lunar más largo en no sé cuánto tiempo. El Sol, la Tierra y el lejano Plutón estuvieron tan exactamente alineados que, mirando hacia el Sol desde Plutón, podríamos haber visto la Tierra (¡y la Luna!) pasando por delante del disco solar. Tremenda sizigia. Nadie estaba allí para verlo, pero para eso tenemos Celestia:

En la segunda imagen vemos la silueta de Plutón y su tenue atmósfera, en dirección al sistema solar interior, donde se aprietan Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

Estos tránsitos (así se llaman) son mini-eclipses, y ya hemos mostrado el raro tránsito de Venus que pudimos observar en 2012 y algunos de los más frecuentes de Mercurio. Los tránsitos de la Tierra desde Plutón son extremadamente infrecuentes. Requieren, en primer lugar, que Plutón esté en oposición: opuesto al Sol, desde la Tierra. La Tierra da una vuelta al Sol por año, y Plutón se mueve muy lentamente, así que esta oposición se alcanza casi una vez por año. Pero la órbita de Plutón está tan inclinada con respecto a la de la Tierra que se requiere, además, que Plutón esté en la línea de nodos, que es la línea de intersección de su órbita con la de la Tierra. Es como las temporadas de eclipses lunares y solares, que ocurren dos veces por año. Pero la órbita de Plutón es tan grande que estos cruces se producen muy espaciados.

Ocurrió en 1931, pocos meses después de que Clyde Tombaugh descubriera Plutón cuando, precisamente, escudriñaba la eclíptica en busca del noveno planeta. Ocurrió el 12 de julio pasado, 87 años después. Y no volverá a ocurrir hasta dentro de 161 años, porque la parte de la órbita que tiene que recorrer Plutón hasta volver a cruzar la eclíptica es todavía más larga.

Esta alineación, "con el Sol a la espalda", es particularmente importante para los astrónomos. Resulta que cuando un planeta está iluminado de esta forma exacta su brillo cambia notablemente, de una manera que depende de propiedades de la superficie. Es el fenómeno que contamos hace años en la nota Luz de Luna. Vean por ejemplo estas fotos de Saturno en 2005, las dos primeras tomadas en días consecutivos y la tercera muy poquito después:

Cuando New Horizons visitó Plutón en 2015 su trayectoria no le permitió observarlo bajo esta iluminación especial, de manera que las observaciones desde la Tierra el 12 de julio de este año serían un complemento de aquellas, y permitirían sacar nuevas conclusiones sobre la superficie de Plutón y de Caronte. Tengo entendido que los astrónomos de New Horizons tenían planeado hacerlo, pero por ahora no he leído resultados. Estaremos atentos, para eso están las Google Alerts.

Problemas de tránsito

¡Qué difícil que fue ver el tránsito de Mercurio de la semana pasada! En casi todo el país estuvo nublado. También en Valle Grande, Mendoza, donde un centenar de aficionados a la astronomía estábamos reunidos. La pasamos estupendo, pero fue una reunión social más que una star party, ya que estuvo muy nublado todas las noches. Pero tuvimos muuucha suerte y el Sol, con Mercurio por delante, se dejaron ver durante algunos minutos en la mañana del 9 de mayo. Ésta es la mejor foto que conseguimos con mi amigo Cristian:

No está mal, y las nubes hasta le agregan cierto encanto. Mercurio es la manchita de arriba a la derecha. La de abajo a la izquierda es una mancha solar bastante grande. Si descargan la imagen en resolución completa podrán ver la diferencia de forma y negrura de ambas. O revisen las muchas fotos que hay online.

Me pregunto cuántos habrán podido observarlo con la técnica de proyección que recomendamos aquí. Mercurio es tan chiquito que tapa apenas 0.004% de la luz del Sol. Aún así, un tránsito planetario es algo tan distinto de las otras fluctuaciones de la luz de una estrella (tales como manchas o variaciones intrínsecas de luminosidad), tan singular, que un observador atento, convenientemente ubicado, podría observarlo desde cientos de años luz de distancia. ¡Cómo! ¿De veras?

No sólo de veras sino que lo hemos estado haciendo desde el año 2009. Hay un telescopio espacial, llamado Kepler, diseñado precisamente para observar tránsitos planetarios alrededor de estrellas lejanas. Observa fijamente un pedacito de cielo relativamente amplio, de unos 100 grados cuadrados (como una mano con el brazo extendido). Con la paciencia de las máquinas contempla sin pausa más de 100 mil estrellas a la vez, acumulando luz y produciendo una imagen intencionalmente desenfocada cada 30 minutos. Una vez por mes se comunica con la Tierra (está bastante lejos) para que descarguemos sus minuciosas observaciones. Kepler habría podido observar el tránsito de Mercurio desde 500 años luz de distancia. Los astrónomos que lo diseñaron tenían la expectativa de observar unos cientos de planetas en 4 años.  ¿Y? ¿Vieron algo?

Vieron miles. Miles de planetas. Al día de hoy más de 2000 están confirmados, y hay varios miles más todavía entre los candidatos. Algo que siempre sospechamos, algo que ya Giordano Bruno declaraba como una necesidad natural: la multiplicidad de los mundos alrededor de las estrellas, es finalmente una certeza. Los resultados de Kepler nos aseguran que hay más planetas que estrellas en la galaxia, que hay cientos de miles de millones de planetas, muchos de ellos mundos rocosos como la Tierra, otros gigantes como Júpiter. Algunos calientes, otros fríos, otros en la conjetural región "habitable". Muy pronto sabremos sobre sus atmósferas, sus geologías, sus lunas...

El día siguiente al tránsito de Mercurio Kepler anunció la confirmación de varios cientos de planetas adicionales de entre sus candidatos, y como no encontré ninguna representación visual decidí hacerla yo mismo. Adaptando y traduciendo al castellano un script que hizo Ethan Kruse hace unos años y que me gusta mucho. Aquí está el resultado. Dura un minuto y medio, y se ve mejor en pantalla completa y máxima resolución:

Notable, ¿no? Cada uno de esos simbolitos es un mundo, un mundo distante, inmenso, real y misterioso. Con sus días y sus noches, sus años, su sol, sus constelaciones. ¡Compártanlo, así lo ve mucha gente!

---

El video está realizado por mí, usando una adaptación del script de Ethan Kruse (http://github.com/ethankruse/kepler_orrery) y datos de la base de datos de exoplanetas de la NASA (http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu), usando sólo planetas confirmados de Kepler. La base de datos contiene actualmente 3264 planetas confirmados en total, 2291 de Kepler, 2289 de los cuales están en el video. Pueden usarlo y compartirlo como les plazca.

¡Tránsito de Mercurio la semana que viene!

Las órbitas de los planetas Mercurio y Venus son las únicas que se encuentran por dentro de la órbita de la Tierra, así que son los únicos planetas que, cada tanto, pueden interponerse exactamente entre nosotros y el Sol. Estos eventos se llaman tránsitos, y son como eclipses de Sol en miniatura: mientras nuestra Luna es capaz de bloquear completamente el Sol, los planetas (que son más grandes que la Luna pero están mucho más lejos) apenas tapan un pedacito. En siglos pasados su observación tenía un importante valor científico (en particular para medir la distancia entre los planetas). Hoy en día son un espectáculo hermoso y único.

Los tránsitos solares de Mercurio y Venus son extremadamente raros. Los de Venus son rarísimos, ocurriendo apenas dos cada 125 años. Yo tuve la suerte de poder observar el tránsito de 2012. El próximo ocurrirá en 2117...

Los de Mercurio también son raros, aunque no tanto como los de Venus. Ocurren unos 13 por siglo, siempre en mayo o en noviembre por curiosidades orbitales. El más reciente fue el 8 de noviembre de 2006. Y el próximo será el lunes 9 de mayo de 2016. Será visible casi en su totalidad desde Sudamérica. El Sol saldrá (para nosotros) con Mercurio ya transitando. El evento es muy lento: terminará recién pocos minutos después de las 15:30 hora argentina (18:30 UT), como vemos en esta simulación hecha con Stellarium:

Como se puede ver, el eclipse que produce Mercurio es muy, muy chiquito. No se puede observar a simple vista, sólo con un aumento razonable. Ahora, OJO: es extremadamente peligroso observar el Sol directamente, sin protección adecuada, y MUCHO más peligroso hacerlo a través de binoculares o telescopios. No sé si he sido del todo claro:

NUNCA observe el Sol a través de un telescopio a menos que use un filtro adecuado. 

¿Cuál es un filtro adecuado? Si no lo sabe, no es adecuado.

Entonces, ¿qué hago? ¿Me lo pierdo? ¡No! Hay una manera SEGURA de observar el tránsito usando binoculares o telescopios aunque uno no tenga un filtro solar adecuado. Consiste en PROYECTAR la imagen del Sol en lugar de mirarla directamente. Simplemente ponga un papel blanco a unos 50 cm de la lente ocular, con el instrumento apuntando al Sol. Hay que practicar un poco porque no podemos mirar a través para apuntar: lo mejor es mirar la sombra del instrumento y moverlo tratando de que sea lo más chica posible. Cuando esté exactamente alineado con el Sol aparecerá la imagen. Conviene hacer un poco de sombra sobre la imagen para que se vea mejor. Y mantener bien quietos el binocular y la pantalla, y enfocar lo mejor posible. La siguiente guía fotográfica muestra cómo hacerlo:

La imagen proyectada puede fotografiarse fácilmente. Mercurio se verá más o menos con el tamaño de esa manchita solar que había el día que preparé la guía. Pero no preocuparse, que es inconfundible con una mancha solar: es redondo y nítido.

Con un telescopio también se puede hacer lo mismo. Las tapas del frente de los telescopios suelen tener una tapita central para usar en estos casos. Sacar sólo la tapita y dejar el anillo de la tapa grande. Así entra menos luz al instrumento. De lo contrario se puede quemar, derretir o hasta explotar el espejo secundario o la lente ocular. También conviene tapar el pequeño buscador que tienen casi todos los telescopios, así como tapamos una de las lentes del binocular.

Háganlo con cuidado, sin apuro, practiquen un par de veces en la semana, y es una manera segura de ver un espectáculo astronómico raro y hermoso.

Por supuesto, ¡no dejen que los niños lo hagan solos! ¡No dejen que los niños miren al Sol a través de los binoculares o del telescopio!

¿Y si se nubla? Los tránsitos de Mercurio ocurren más o menos cada 10 años, y no todos son visibles desde donde uno esté. Pero para el próximo tenemos suerte, ya que también será visible desde Sudamérica y habrá que esperar apenas hasta noviembre de 2019.

Espejito, espejito

Más de uno va a decir: "Cortala con los tránsitos". ¡Pero es que todavía quedan muchos tránsitos interesantes! En junio de este año, como recordarán, tuvimos un tránsito de Venus delante del Sol. En este blog lo reportamos, directamente desde el Far West. Para quienes no vieron las fotos, aquí tenemos una de las que saqué. También pueden ir a ver las notas.

Como conté en aquella ocasión, los tránsitos de Venus y Mercurio delante del Sol fueron importantes en otra época, porque se pueden usar para medir con precisión la distancia entre la Tierra y el Sol. Con el tiempo fueron perdiendo interés científico, y pasaron a ser eventos curiosos para los amantes de la astronomía. Pero de pronto, a principios del siglo XXI, han ganado un interés científico insospechado. Resulta que ahora podemos ver tránsitos de planetas alrededor de otras estrellas. El telescopio espacial Kepler ya ha observado cientos, tal vez miles. Y, naturalmente, queremos saber tanto como se pueda sobre estos planetas (¡y sus atmósferas!) a partir del ocultamiento de la luz de sus estrellas. Una manera de aprender qué podemos averiguar es observando tránsitos de planetas que conocemos bien delante de una estrella que conocemos bien. ¿No? Sí. Y por eso los astrónomos están de nuevo interesados en los tránsitos.

El de junio no fue el único tránsito de Venus este año. El 20 de septiembre se produjo otro tránsito de Venus, pero visto desde Júpiter. Claro, no había nadie en Júpiter para verlo. Pero Júpiter refleja la luz del Sol. ¿Se podría ver el tránsito como si Júpiter fuera un espejo? Jay Pasachoff, a quien muchos aficionados conocerán por la famosa Guía de Campo de las Estrellas y los Planetas, junto a otros astrónomos, lo intentaron. Pasachoff me ha contado que lograron observar el evento usando el Telescopio Espacial Hubble durante las 10 horas que duró el tránsito, más 6 horas antes y después. Todavía no saben si han logrado la precisión necesaria para poder obtener alguna medición útil. Tienen varios meses de análisis de datos por delante. Ya contaré si me entero de algo.

Mientras tanto, dentro de pocos días (el 21 de diciembre) hay otro tránsito de Venus. ¡Visto desde Saturno! Ah, pero en Saturno sí hay alguien para observar. El robot Cassini intentará observarlo directamente: la silueta de Venus, con su densa atmósfera, cruzando delante del disco solar, como vemos en esta simulación que hice con Celestia. Demás está decir que Cassini no tiene instrumentos específicamente diseñados para este tipo de observaciones. Ya veremos.

Hay más. El 5 de enero de 2014, la Tierra transitará delante de Sol, vista desde Júpiter. Estoy seguro de que se harán mediciones, de nuevo usando a Júpiter como espejo, para ver si se puede detectar la huella de la peculiar atmósfera de nuestro planeta.

Y más aún. Miren esta lista: 

• Tránsito de Mercurio visto desde Venus: 18 de diciembre de 2012.
• Tránsito de la Tierra vista desde Saturno: 20 de julio de 2020.
• Tránsito de Marte visto desde Saturno: 17 de mayo de 2024.
• Tránsito de Venus visto desde Júpiter: 26 de mayo de 2024.
• Tránsito de la Tierra vista deste Júpiter: 10 de enero de 2026.
• Tránsito de Venus visto desde Saturno: 14 de enero de 2028.
• Tránsito de Júpiter visto desde Saturno: 17 de marzo de 7571 (lástima, éste estaría bueno).

Hay también eventos interesantes entre planetas, que encontré en esta compilación hecha por Larry Bogan, de donde destaco los siguientes:

• Tránsito de Venus delante de Júpiter: 5 de febrero de 1570. Fue observable desde la Argentina, pero no hay registros. Lo simulé en Cartes du Ciel y noté que simultáneamente también el satélite Europa y su sombra transitaban delante de Júpiter.
• Ocultamiento de Neptuno detrás de Júpiter: 4 de enero de 1613. Neptuno no había sido descubierto. Galileo lo observó el 28 de diciembre cerca de Júpiter, pero lo anotó como una estrella.

Y ahora sí: basta de tránsitos por el resto del año.

Salí de ahí, que me tapás el Sol

De visita en Corinto, Alejandro Magno fue a visitar al filósofo cínico Diógenes. Lo encontró descansando al sol, lagarteando como el mejor. Al acercarse el monarca Diógenes se irguió apenas. Lo imaginamos haciendo una visera con la mano a ver quién venía a molestarlo durante tan filosófica actividad. Y le dijo unas palabras que se hicieron famosas, que han cruzado el abismo de los siglos: "Salí de ahí, que me tapás el Sol". Bueno, en griego, pero algo por el estilo.

Eclipses, manchas solares, satélites, tránsitos: parece que en estos días se empeñan en taparnos el Sol. Hace un par de semanas tuvimos el precioso eclipse de Sol sobre la cordillera, que ya comentamos. Y al acercarnos al máximo de actividad solar grandes manchas se forman sobre su superficie todo el tiempo. Finalmente, el sábado, por segunda vez en la vida (¡en el año!) vi pasar la Estación Espacial Internacional delante del Sol.

Empecemos por este último evento. La Estación Espacial es un satélite artificial habitado permanentemente. Está en órbita de la Tierra a unos 400 km de altura, girando en torno de nuestro planeta ¡una vez cada 90 minutos! Fue construido laboriosamente a lo largo de más de una década, y actualmente mide más de 100 metros de punta a punta. Cuando la vemos pasar de noche es más brillante que cualquier estrella, un meteoro fugaz surcando los cielos con gente que vive dentro.

La Estación es tan grande que, con un telescopio, se puede ver su forma tranquilamente. Y se la puede fotografiar. Pero pasa tan rápido que ningún telescopio es capaz de seguirla. Las mejores oportunidades son las raras ocasiones en que pasa justo delante del Sol o de la Luna. ¿Por qué? Porque uno simplemente apunta al Sol o la Luna y se queda esperando que la Estación pase y revele su silueta... Existen sistemas de alerta para poder predecir el instante con la necesaria precisión. El jueves 22 recibí una alerta de tránsito solar de Calsky y me preparé, el sábado 24, para los 0.6 segundos que duraría el evento. Cero. Coma. Seis. Segundos. Hace algunos meses ya había logrado observarlo y fotografiarlo. Esta vez decidí capturarlo en video. Aquí está. El video dura un minuto. Vale la pena ponerlo a pantalla completa y máxima definición:



Es impresionante, ¿no? Usé los fotogramas en que aparece la Estación para hacer una imagen algo más detallada y superponerla al Sol. La estación está a la derecha. Las prominentes franjas laterales son los paneles solares. A la izquierda se ve el complejo de manchas solares AR1618 del que hablaré más abajo.

Hay un fotógrafo francés, Thierry Legault, que ha logrado tal maestría en fotografiar la Estación Espacial y otros satélites, que capta detalles pequeñísimos, hasta los astronautas haciendo sus actividades extravehiculares. Yo no sé cómo hace. A mí, para empezar, me resulta muy difícil enfocar el telescopio de día. Además, mi filtro solar tiene apenas 10 cm de apertura, que puestos delante de mi telescopio Schmidt-Cassegrain con su secundario de 5 cm, deja apenas un anillo para el paso de la luz, lo cual me parece no es un sistema de alta resolución óptica. En fin. Ahora quisiera ver algún tránsito lunar, a ver si el foco me sale mejor...

El complejo de manchas solares que se ve en la foto del sábado se formó a lo largo de la semana. En esta animación del Solar Dynamics Observatory lo vemos crecer a lo largo de dos días. El jueves 22 estaba enorme, justo en el centro del disco solar, así que también lo fotografié. En esta foto puse una versión reducida del Sol entero y un detalle del complejo AR1618 al 100% de la imagen capturada:

Puede verse también que las manchas tienen regiones centrales más oscuras, rodeadas de regiones menos oscuras. Y también la enormidad del fenómeno: en la imagen superpuse una foto de la Tierra, la Tierra entera, en la misma escala. Son erupciones mucho más grandes que nuestro planeta entero. Reíte del Puyehue.

Vale la pena ver fotos del mismo día del Solar Dynamics Observatory, que es un telescopio espacial que observa permanentemente el Sol en todo el espectro electromagnético. Sus imágenes están disponibles casi en tiempo real en la web, milagros de nuestra era. Háganle click por lo menos a ésta, para verla en toda su gloria. Acá se distinguen perfectamente las zonas de distinta oscuridad, y también la granulosidad de la superficie del Sol, producto del movimiento del gas incandescente del que está hecha. (La orientación de la imagen es distinta, ya que el SDO muestra la suyas con el polo norte hacia arriba, pero yo no roté mis fotos.)

¿Qué son las manchas solares? Son regiones más frías de la superficie del Sol, y que por tal razón se ven más oscuras (como los carbones del asado, los más fríos se ven más oscuros). La superficie brillante del Sol es un gas de partículas eléctricas (un plasma) a una temperatura de 5500°C. Las manchas no son realmente frías, sino que están a unos 1000 grados menos, alrededor de 4000°C como poco. Si viéramos sólo una mancha aislada y solita la veríamos casi tan brillante como el resto. Pero en contraste con las partes más calientes parecen negras. Lo que enfría el gas es el campo magnético creado por el movimiento del propio plasma. En regiones de intenso campo magnético el gas queda "congelado": se mueve menos y se enfría. En estas zonas el campo magnético puede volverse tan intenso que produce enormes explosiones, lanzando grandes cantidades de materia al espacio que, si llegan a la Tierra, producen las preciosas auroras polares (y también aquí, y aquí, y por qué no aquí). 

---

Detalles de las imágenes, para los curiosos entusiastas

Telescopio Meade LX10 8" f/10 (x0.63, reductor y aplanador Celestron).
Filtro solar de vidrio espejado Orion, 10 cm.
Cámara Canon T1i, captura de video con EOS_movrec directamente a la notebook, comenzando 30 s antes del tránsito.
Edición de video en Virtualdub (sharpen, time smooth y slow down) y en Windows Movie Maker para el video final.
Stack de fotogramas a mano en Photoshop.
Predicción del tránsito con el programa de Ed Morana. Medición del tiempo con un GPS (la manera más exacta de saber la hora hoy en día).

La Luna oculta a Júpiter

Las órbitas de los planetas del sistema solar están casi en un mismo plano. También las de los satélites y muchos otros cuerpos menores. Esto no es una casualidad, sino una rigurosa consecuencia de las leyes de la física durante las etapas tempranas de la formación de un sistema estelar. Cuando una nube de gas y polvo interestelar empieza a contraerse bajo su propio peso, empieza a girar cada vez más rápido (como una patinadora cuando junta los brazos). La fuerza centrífuga debida a la rotación hace que la nube se vaya aplanando en la dirección del eje de rotación y estirando en el plano perpendicular a él. En no más de 100 mil años (un parpadeo en la vida de una estrella) la nube se achata formando un disco alrededor de la proto-estrella. En ese disco se forman los planetas y otros cuerpos menores, y la mayoría de ellos allí quedan orbitando para siempre.

Vistas desde la superficie de la Tierra todas estas órbitas ocupan una franja estrecha del cielo, un camino por el que van y vienen el Sol, la Luna y los planetas. En estos vagabundeos zodiacales se acercan y se alejan unos de otros. Conjunciones, eclipses, tránsitos, ocultamientos, son todos eventos mutuos en los que distintos cuerpos se aproximan en el cielo, y hasta se superponen, tapan, ocultan. Algunos son relativamente comunes, otros muy raros. En este blog somos fanáticos de estos eventos y no nos perdemos uno. Así que el sábado pasado, cuando una inesperada mejoría meteorológica limpió el cielo de Bariloche, nos apresuramos a sacar el telescopio al jardín para observar... ¡un ocultamiento de Júpiter por la Luna!

Cuando tenía unos 10 años leí con estupor en el diario La Prensa: "La Luna ocultará a Júpiter a fin de mes". ¿Qué? ¿Cómo era posible? Y sobre todo ¿cómo sabían? En esa época no tenía ni un miserable binocular, así que no pude ver el evento. Bueno, este sábado me puse al día. Poco antes del amanecer el planeta gigante, su brillo confundiéndose en el resplandor de la Luna, se fue acercando despacito y se metió atrás de la Luna. Miren qué bonito. Aquí está a punto de esconderse.

Aquí lo vemos más de cerca. Si alguien puede ver una tenue franja cruzando la cara de Júpiter, es real: es una de las bandas de nubes oscuras que adornan la atmósfera superior del planeta gigante. (Click en la foto para verla más grande.)

Hay un montón de hermosas formaciones lunares visibles en esta foto. Observen cómo varios de los cráteres gigantes que se destacan en la zona de transición entre el día y la noche muestran unos puntitos brillantes en el medio. Son montañas centrales, típicas en muchos cráteres, resultado del impacto que les dio origen hace miles de millones de años. Aquí vemos iluminadas sus cimas mientras las bases están todavía en sombras.

Usando varias fotos armé esta peliculita donde se puede ver el progreso del ocultamiento. Algo menos de una hora después, cuando ya había salido el Sol y el cielo era bien celeste, el planeta reapareció por el otro borde de la Luna, en el lado no iluminado. En el momento que el disco del planeta aparece y se lo ve cortado en diagonal por el borde invisible de la Luna, de golpe se completa la imagen circular del satélite, ¿no? Es como en esta conocida ilusión óptica.

---

El sábado que viene: Última parte de El enigma de Turing...

La imagen del Triángulo de Kanizsa es de Wikipedia, a donde remite el enlace. Las fotos son mías, tomadas desde Bariloche con ayuda de mi compinche Eduardo Andrés.