Midiendo el Universo: cuando una regla ya no sirve (I)

Aquellos que hayáis visto Contact, sabréis que la trama gira en torno a un mensaje extraterrestre que recibimos en la Tierra y que consiste en el discurso que Hitler hizo en la ceremonia de apertura de los Juegos Olímpicos del 36. Los extraterrestres mandan la señal desde Vega, una estrella que se encuentra a 25 años luz de distancia.

Pero, ¿cómo sabemos que Vega se encuentra a esa distancia? Porque una cosa es segura: no hemos mandado ninguna nave atada a un hilo, para después medir la distancia, como si fuéramos Teseo en el laberinto. Esas distancias son enormes. y no tenemos ni hilo ni paciencia suficientes (imagináos tener que esperar 25 años como poco para medir una cosa tan tonta como la distancia a una estrella).

Cuando el metro empieza a fallar y empezamos a hablar de distancias grandes, tenemos que usar técnicas de medida como son el paralaje, Cefeidas, Supernovas Ia… que son las reglas de medida astronómicas que usan los astrónomos a día de hoy.

La Luna

Antes de salirnos del Sistema Solar, vamos a parar en nuestro satélite natural. Si tenéis amigos que creen que el aterrizaje en la Luna es falso, que se rodó en una estudio… por favor, habladles de este proyecto: Lunar Laser Ranging. Cuando los astronautas de las misiones Apolo estaban paseando por la Luna, dejaron tras de sí unos reflectores en la superficie lunar. Mandando una señal láser desde la Tierra, que llega hasta el reflector, rebota y vuelve a la Tierra podemos saber la distancia a la Luna midiendo el tiempo que le cuesta a esa señal ir y volver.

Retrorreflector del Apollo XI |Crédito: NASA Apollo Archive

Si queréis saber más sobre este experimento, os aconsejo leer El hombre que dispara contra la Luna, de @aberron.

Paralaje

Salimos del Sistema Solar para medir las distancias a las estrellas más cercanas. Pero antes haz una cosa: extiende el brazo delante de tu cara, con el pulgar sacado y guiña un ojo. Verás que el pulgar tapa un punto en la pared. Ahora guiña el otro ojo y verás que el pulgar tapa otra cosa distinta.

Sencillo, ¿no? Pues básicamente ese es el sistema que se usa en astronomía para determinar la distancia a las estrellas más cercanas. Lo único que cambia es que no guiñamos los ojos, si no que empleamos la órbita terrestre.

Midiendo el ángulo señalado en rojo y con la distancia Tierra-Sol se puede saber la distancia a la estrella.

Midiendo la variación del ángulo con el que vemos la estrella, podemos sacar la distancia usando matemáticas sencillas, trigonometría de la que se aprende en bachiller.

¿El problema? Que las estrellas están muy lejos y la variación de ángulo que podemos medir es muy pequeña. Tanto, que no fue hasta 1838 que se pudo medir el efecto del paralaje, gracias a Bessel y la estrella 61 Cygni (que en realidad son dos estrellas, pero eso se supo más tarde).

Otro de los efectos que se pueden observar en 61 Cygni es el movimiento propio: su desplazamiento respecto al fondo fijo de estrellas. |Crédito: Wikipedia Commons.

Parece una tontería, pero el efecto del paralaje es una de las principales objeciones que se ponían al sistema copernicano, ya que si la Tierra giraba alrededor del Sol, era de esperar que se observara cierta variación en el ángulo bajo el que las vemos. Tuvieron que pasar 300 años desde que Copérnico propusiese su modelo heliocéntrico hasta que se observó el paralaje. Y es completamente normal, ya que los recursos técnicos de los que disponían no permitían observar con suficiente precisión como para medir el paralaje.

Para hacernos una idea: tomad a un amigo, montadlo en un coche, y mandadlo a Hawai. Vosotros iros a Madrid, llamadle por el móvil y decidle que encienda los faros del coche. Si sois capaces de distinguir la separación entre los dos focos… ¡Enhorabuena! Es el equivalente a la precisión que necesitó Bessel para medir el paralaje de la estrella.

Como veis, medir las distancias por este método no es sencillo y por eso se usa para medir distancias cercanas: hasta 100 parsecs más o menos (1 parsec es la distancia que recorre la luz en 3 años y cuarto) . Aunque eso va a cambiar con la misión GAIA…

Ven aquí, que te chupo todo el plasma

Hoy vengo a advertiros de un peligro muy real que circula por nuestro cielo. Especímenes que sobreviven succionando el jugo vital de sus congéneres. Olvidaos de ghuls, espíritus, djinns, chupacabras, el monstruo de Frankenstein… que tan de moda están ahora que ha pasado Halloween.

Crédito de la imagen: ESA, NASA, H. Sana (Amsterdam University), y S.E. de Mink (STScI)

Son estrellas vampiro. Estrellas binarias, una orbitando en torno a la otra, en la que una de ellas empieza a succionar la materia que conforma a la otra, rejuveneciéndose en el proceso. Y en algunas ocasiones llegan incluso a fusionarse y acaban dando una sola estrella.

La mayoría de las estrellas de este tipo son auténticos pesos pesados, de unas 15 veces la masa de nuestro Sol. Son estrellas de tipo O, lo que quiere decir que si tomamos las clasificación espectral (Oh Be A Fine Girl Kiss Me, si esto te suena a chino, deja que Henrietta Leavitt a.k.a. @bynzelman te lo explique 😉 ), son estrellas gordas y brillantes. De 30000 a 50000 K de temperatura de superficie: niño, ¡aléjate que queman!.

¿Y por qué son importantes estas estrellas? Vive rápido, muere joven y deja una supernova bonita. Este tipo de estrellas tan masivas tienen una vida rápida (podríamos decir que son el club astronómico de los 27, pero en este caso hablamos del club de los pocos millones de años, entre 3 y 30 millones de años) y una muerte violenta: una supernova que deja tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones, dependiendo de la masa de la estrella en cuestión. Eventos tan violentos juegan un papel importante a la hora de entender la evolución de las galaxias: su viento solar afecta mucho al entorno, son culpables de algunas nebulosas de emisión y al morir, la supernova esparce elementos pesados sin los cuales ni yo estaría escribiendo esto ni tú estarías leyéndolo.

Stargazing: astronomía para todo el mundo

Imagínate un programa de televisión sobre astronomía. En directo. Que te digan lo que puedes ver en ese momento en el cielo, te expliquen de manera sencilla como localizarlo. Y que expliquen muchas otras cosas: auroras boreales, tormentas solares, eyecciones de masa coronal, la búsqueda de vida en otros planetas y satélites…

Astronomía y astrofísica presentadas de una forma sencilla, accesible para todo el mundo y que hace que te pique el gusanillo, para que quieras seguir indagando y aprendiendo.

Esa es la buenísima sensación que me está dejando el programa Stargazing Live de la BBC. Está presentado por Brian Cox y Dara O’Briain. Brian Cox creo que no necesita presentación: físico de partículas, conocido por su las series de divulgación Wonder of the Solar System, Wonders of the Universe (y atentos porque habrá una tercera temporada, que están grabando ahora mismo) que, salvando las distancias puesto que Carl Sagan es Carl Sagan, recoge el señuelo de series como Cosmos. Si no las habéis visto, os lo recomiendo encarecidamente. Dara O’Briain es cómico y astrónomo aficionado.

Programas como estos son impensables en la parrilla española, lamentablemente. Así que tendréis que recurrir a los proveedores habituales para poder disfrutar de ellos:

-Temporada 1: completa.

-Temporada 2: 1, 2 y 3.

-Temporada 3: 1, 2 y 3.

Astrofísica y marketing

De vez en cuando te sorprendes al encontrar pequeñas referencias de tintes científicos en la vida cotidiana. Como en el caso de hoy: astrofísica y moda. No tienen nada que ver, y sin embargo existe una marca de ropa con un guiño astrofísico.

Pero antes de todo esto, nos tenemos que ir la década de los 90. No de 1990, si no de 1890, con Pickering y su harén (donde se encontraba por cierto, Henrietta S. Leavitt, cuyas peripecias podéis ver en sus diarios 😉 ), que establecieron el criterio para clasificar las estrellas del que vamos a hablar.

En astronomía, una de las formas más usuales de clasificar las estrellas, es atendiendo a su espectro. Es decir: miramos la luz que nos llega de ellas, vemos cómo es esta luz (qué líneas de absorción presenta) y esto nos permite estimar de qué materiales está compuesta la estrella. Esto se relaciona con la temperatura a la que se encuentra la superficie de la estrella, que a su vez está está relacionada con el color que presenta.

Aquí algunos habréis dicho: «¿Color? ¡Pero si yo sólo veo puntitos blancos!». Lamentablemente, desde la ciudad ya no podemos ver el cielo como tendríamos que verlo (maldita contaminación lumínica). Pero si salís al campo, o vivís en zonas donde no haya tanta contaminación lumínica y estáis unos pocos minutos mirando el cielo, seguro que podréis ver alguna estrella que es de color más rojizo (Antares en la constelación de Escorpio y Betelgeuse en la constelación de Orión son buenos ejemplos). Y ya si miramos a través de un telescopio, podemos ver esta diferencia claramente.

Albireo | Fuente

Lo que tenéis en la imagen es una estrella doble: Albireo. Como podéis ver, son estrellas de diferente color. Lo que nos da un pista de la temperatura a la que se encuentra cada una: la azul está más caliente que la anaranjada-rojiza. ¿Cómo de caliente? Echad un vistazo al siguiente cuadro:

Fuente

Nuestro Sol está a unos 5800 K en superficie, color amarillo. En concreto una estrella de tipo G. En inglés: una G-Star.

Volved al principio del post y mirad la marca de ropa. G-Star Raw. ¿Casualidad? No lo sé, pero me gustaría pensar que un tipo del departamento de márketing miró al cielo en busca de respuestas 😉

Nebulosas planetarias… que tienen poco de planetarias

Fuente: Hubble Heritage

Uno de los objetos que dejan las fotos más impresionantes dentro de la astrofotografía son las nebulosas planetarias. Hoy en día sabemos que son los restos que deja una estrella de masa 8 veces la del Sol (o de menor masa). Una estrella más masiva daría lugar a una espectacular supernova. Nebulosas ¿planetarias? ¿No hemos dicho que su origen está en las estrellas? ¿Qué tienen que ver los planetas con todo esto?

Hoy en día poseemos telescopios como el Hubble o el GTC y planeamos otros como el  James Webb o el EELT, que son una auténtica maravilla y una gran muestra del grado de desarrollo técnico al que hemos llegado en apenas un par de siglos desde la Revolución Industrial. Nos hemos acostumbrado tanto a imágenes como la que abre esta entrada, que no nos damos cuenta del tremendo trabajo que hay detrás. Todo este trabajo y avance técnico permite que, incluso a nivel de aficionado, ahorrando un poco y con esfuerzo y horas, podamos sacar fotos como las que nos regala Paco Bellido desde El Beso en la Luna. Hace unos pocos años, esta sencillez era el sueño húmedo de cualquier astrónomo.

Para entender por qué llamamos nebulosa planetaria a algo cuyo nacimiento no tiene que ver con planetas, hemos de coger la TARDIS o el Delòrean y viajar a finales del siglo XVIII para visitar a William Herschel.

Por aquel tiempo, se estaba empezando a sistematizar la observación del cielo, a la caza y captura de nuevos objetos.  Charles Messier estaba elaborando su famoso catálogo, que actualmente engloba 110 elementos. La existencia del catálogo es casi accidental, ya que el bueno de Charles estaba buscando cometas, y de paso apuntó los objetos difusos que veía en el cielo, para evitar confusiones. En el catálogo Messier se agrupan objetos muy diversos: cúmulos globulares, abiertos, nebulosas, nebulosas planetarias, estrellas dobles…

En 1781, Herschel descubriría Urano. De nuevo, este descubrimiento es fruto de la suerte. Herschel estaba catalogando estrellas débiles (magnitud 8), y se encontró con Urano. Una vez calculada su trayectoria, se encontró con que era planetaria: se había descubierto un nuevo planeta.

A través de los telescopios de la época, las nebulosas planetarias y Urano ofrecían un aspecto muy parecido. Cuatro años tras el descubrimiento de Urano, Herschel acuñaría el término de nebulosa planetaria para designar estas nubes de gas y polvo producto de la muerte de una estrella, término que fue adoptado por la comunidad astronómica y que se sigue usando en la actualidad.

Como curiosidad: Herschel construía sus propios telescopios. Su mayor obra fue uno de 12 metros de focal, con el que se descubrió Encélado (entre otras muchas cosas).

Fuente: WikiCommons

Un pequeño regalo (Astropóster+explicación)

Me gustaría haceros un pequeño regalo en forma de póster:

Haced click sobre la imagen para ir a la original, en alta resolución (36 Mb)

Dicen que una imagen vale más que mil palabras, sin embargo creo que con este tipo de fotos no es el caso, y conocer la historia tras la foto o lo que la fotografía realmente muestra merece la pena. Por tanto, vamos a explicar brevemente alguna de las fotografías del póster.

Bruce McCandless II y su EVA (Extra-Vehicular Activity)

Crédito: NASA

Bruce McCandless II, realizando el primer viaje espacial sin ataduras en el primero de sus viajes.

El Sol en STEREO

Crédito: NASA

Esta es una de las imágenes del Sol captadas por la misión STEREO, que permite obtener fotografías estereoscópicas del Sol, ayudando a comprender mejor su comportamiento y dejándonos fotos tan espectaculares como la de arriba.

La silueta del Endeavour

Crédito: NASA.

La foto fue tomada desde la ISS, mientras el transbordador espacial se acercaba para realizar el acoplamiento a la Estación el 9 de febrero de 2010.

Nebulosa Helix

Crédito: NASA.

Probablemente, una de las fotos sobre astronomía más conocida sea esta otra de la misma nebulosa. La foto que acompaña a este texto se la debemos al telescopio espacial Spitzer, hecha en la zona infrarroja del espectro. Este tipo de nebulosas (nebulosas planetarias) suceden cuando una estrella de la masa de nuestro Sol (entre 0,8 y 8 veces su masa) agota su combustible.

Pale blue dot

Crédito: NASA

«That’s here. That’s home. […](Everyone) lived there – on a mote of dust suspended on a sunbeam». Ese punto azul pálido, por Carl Sagan. Una foto que nos coloca en nuestro lugar en el Universo, que nos hace ver de repente lo pequeños que somos: apenas una gota de mar en el oceano cósmico. Porque en ese pequeño pixel vivimos y hemos vivido todos y si no lo destruimos antes, será nuestro hogar por mucho tiempo.

Encélado

Crédito: NASA

Encélado, una de las múltiples lunas de Saturno, vista por la Sonda Cassini-Huygens. Un mundo extraño, cubierto de hielo y que sorprendentemente presenta actividad geológica. Sus enormes géiseres son un espéctaculo impresionante.

Puesta de Sol en Marte

Credito: NASA.

Una puesta de Sol que nos podría resultar familiar si no fuera por el pequeño tamaño del astro rey. La foto fue tomada por el Spirit en Marte.

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Otros créditos:

-A pillar of Gas and Dust in the Carina Nebulae: HubbleSite.

–Buzz Aldrin caminando por la superficie lunar: NASA.

-Las fotografías han sido extraídas de una recopilación hecha en reddit. El montaje para el poster ha sido mío.