sábado, 25 de junio de 2016

Ecos de Refsdal

En noviembre de 2015, cuando celebramos el centenario de la Relatividad General, contamos que ya en 1907 Einstein había descubierto que la luz debía desviarse al atravesar un campo gravitatorio, como si pasara por una lente. En 1919 este efecto le permitió a Arthur Eddington realizar la primera verificación experimental de la teoría durante un famoso eclipse de Sol, lo cual resultó en una inmediata consagración y fama de Einstein.

Durante décadas este efecto de lente gravitacional fue una curiosidad. Hoy en día, 100 años después, se ha convertido en un enorme campo de investigación, y los astrofísicos que lo estudian han logrado observaciones y resultados sorprendentes. Uno de ellos es el que quiero comentar hoy. Las lentes gravitacionales más poderosas son, naturalmente, los objetos más masivos del universo: los cúmulos de galaxias. Como lentes son lentes bastante berretas, porque su forma y la distribución de su masa es caprichosa. Observar a través de un cúmulo de galaxias es como mirar a través del pie de una copa de vidrio, como hice en esta foto. Del otro lado hay un punto brillante (una galaxia lejana, ponele), pero a través del vidrio vemos un lío de puntos y arcos.

El astrónomo noruego Sjur Refsdal propuso, en 1964, que si uno viera una supernova detrás de una de estas lentes gravitacionales, podría usarlas como una valiosa herramienta astronómica. La idea era que, como la supernova es un fenómeno relativamente fugaz (se prende y un par de semanas después se apaga), sus múltiples imágenes aparecerían a distintos tiempos, como si fueran ecos de luz, según sus rayos siguieran caminos más o menos largos hasta llegar a nosotros.

Pasaron 50 años, y en 2014 se descubrió una supernova a través de una lente gravitacional en imágenes del telescopio Hubble (aquí al lado). El óvalo anaranjado es una galaxia del cúmulo que forma la lente, a 5000 millones de a.l. de nosotros. El "pulpo" azul es una galaxia mucho más lejana (9500 millones de a.l.), debe ser una prolija espiral pero la vemos distorsionada por la lente. En esa galaxia lejana explotó la supernova, y la vemos como una imagen múltiple, formando lo que se llama una cruz de Einstein (marcada S1 a S4).

Bueno, pero aquí no hay ecos: las cuatro imágenes están ahí, en esa foto de 2014. ¡Ah, pero los astrónomos conocen en detalle esa lente gravitacional en particular! Ni lerdos ni perezosos, predijeron que un nuevo eco de la supernova aparecería en tal y cual lugar del cúmulo, en noviembre de 2015. ¡Y así fue! La imagen está aquí al lado, en un encuadre un poco más amplio que la anterior. El círculo celeste encierra la posición prevista para la reaparición. El 30 de octubre de 2015 no estaba allí, ¡pero el 11 de diciembre sí! La mejor predicción está en un artículo de José Diego, alias Chema, de nuestro amigo el Instituto de Física de Cantabria.

Los astrónomos predicen que la supernova Refsdal (así la bautizaron, por supuesto) volverá a aparecer en distintos lugares del cúmulo: ecos múltiples de un estallido antiquísimo, apagándose lentamente.


La nota del diario consagrando a Einstein es de The New York Times, 10/11/1919. El texto es muy gracioso. Dice: "LA LUZ TODA FUERA DE LUGAR EN EL CIELO. Los hombres de ciencia más o menos fascinados por los resultados de la observación de un eclipse. LA TEORÍA DE EINSTEIN TRIUNFA. Las estrellas no están donde se supone o donde se ha calculado que estén, pero nadie debe preocuparse."

Debo decir que, para mí, la explicación de la precesión anómala de la órbita de Mercurio debería ser contada como evidencia experimental de la Relatividad General, anterior a la de Eddington.

La imagen del descubrimiento de la supernova Refsdal es de Kelly et al., Science 347:1123 (2015). La imagen de la reaparición es de NASA/ESA/Kelly, en Wikipedia.

El articulo de Chema está es el primero que leí sobre este asunto: http://arxiv.org/abs/1504.05953.

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sábado, 18 de junio de 2016

Alunado

Esta semana hay Luna llena: es el lunes 20 a las 8 de la mañana, así que la veremos llena durante la noche del domingo. Y también casi llena esta noche (sábado) y la noche del lunes. Pero casi no es lo mismo. ¿O sí? Hay un hecho sorprendente acerca de la luz de las distintas fases de la Luna que hace rato tengo ganas de comentar.

La Luna llena es algo extraordinario en el cielo. Hasta alguien con total desinterés por la astronomía se rinde ante el maravilloso espectáculo de una Luna llena: enorme cuando sale al crepúsculo y radiante en el cielo nocturno. Hay pequeñas variaciones de brillo mes a mes ya que la órbita de la Luna no es redonda sino ovalada, de manera que algunas lunas llenas están un poco más cerca y otras un poco más lejos.

¿Y la Luna en cuarto? Cuando la Luna está en cuarto vemos la mitad de su cara, la otra está en sombras, apenas iluminada tenuemente por la luz reflejada por la Tierra. Uno diría que, como una Luna en cuarto es la mitad de una Luna llena, brilla con la mitad de intensidad. ¿No?

Bueno, no. Una luna en cuarto es doce veces menos brillante (apenas 8%) que una luna llena. ¡Chan! ¿Cómo es posible? Hay un par de razones. En primer lugar, cuando vemos la Luna llena (como en la foto de arriba) no vemos sombras, ya que el Sol está detrás nuestro. Hasta es difícil darse cuenta de que la Luna es una esfera: parece chata. En cambio, durante los cuartos la iluminación llega de costado y vemos muchas sombras, como es evidente en esta foto del cuarto creciente. Buena parte del suelo lunar está en sombras debido al relieve, así que la superficie iluminada que percibimos es menos que media luna. El relieve lunar: los cráteres, las tierras altas, las montañas y los valles se vuelven manifiestos. Por eso es mucho más interesante observar la Luna a través del telescopio durante las fases no llenas, en contra de las expectativas de los principiantes.

Pero ésta no es la única razón. Ni siquiera la principal. La tremenda reducción del brillo se debe principalmente a una propiedad del suelo lunar: actúa como un retrorreflector en lugar de como una superficie normal y corriente. Es decir, envía la mayor parte de la luz que recibe de vuelta hacia el Sol. Durante la Luna llena la envía hacia nosotros, que tenemos el Sol a nuestras espaldas. Pero durante el cuarto la envía hacia el costado, donde está el Sol, y se nos pierde. Ya hemos contado esta propiedad del suelo lunar (el regolito) en una nota hace años, que vale la pena volver a leer: Luz de Luna. Esta rara propiedad es también la responsable de que la Luna llena parezca chata como un disco, en lugar de parecer una esfera como aparece, por ejemplo, el planeta Júpiter.

Y los dos cuartos, ¿son iguales? No, pero esto es una casualidad: el cuarto menguante (en la foto aquí al lado, un poco antes del cuarto exacto) está ocupado en buena parte por los grandes Océano de las TormentasMar de las Lluvias, que son de una lava muy oscura, así que es apeeeeenas más oscuro que el cuarto creciente, dominado por los más pequeños mares de la Tranquilidad, de la Serenidad, de la Fecundidad y de las Crisis y por las brillantes tierras altas del sur.

Bueno, ¿y cuándo brilla la Luna con la mitad del brillo de la Luna llena? ¿Será alguna fase gibosa, algún día intermedio entre los cuartos y la Luna llena? Sí, pero de nuevo es sorprendente la respuesta: ¡la mitad del brillo se alcanza cuando la fase es 95% llena, dos días y un poquito antes (y dos días y un poquito después) de la Luna llena! La Luna de ayer viernes, que al salir parecía llena, en realidad brillaba la mitad que la de mañana domingo. Qué vas a hacer.


La Luna llena brilla 400 mil veces menos que el Sol. Además, la Luna es 400 veces más chica que el Sol, y está 400 veces más cerca (gracias a lo cual tenemos eclipses totales del Sol). Y además, está a 400 mil kilómetros de distancia de la Tierra. En la quiniela astronómica, si soñás con la Luna, jugale al 400. ;)

La foto de la Luna llena es mía. Las de los cuartos son gentileza de Andrea Anfossi, lunática consagrada. ¡Gracias!

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sábado, 11 de junio de 2016

Atlas

¿Quién está ahí al fondo, frente a la entrada de la catedral de San Patricio en Nueva York, del otro lado de la Quinta Avenida? ¿Un gigante semidesnudo y con el logo de la IAEA en los hombros, desafiando a feligreses y turistas? ¿Está tratando de meterse en el atrio un personaje mitológico y pagano? ¿Es un colaborador de las Naciones Unidas en una promoción de los "átomos para la paz"?

Es Atlas, una de las magníficas esculturas art déco del Rockefeller Center. Atlas, sosteniendo sobre sus hombros la esfera celeste. Atlas, un titán, protagoniza un par de historias fascinantes en la mitología clásica. Ya hemos relatado uno de los mejores episodios de la titanomaquia (la tremenda guerra entre los dioses olímpicos y los titanes) en relación con la figura de Piscis (no se lo pierdan). Bueno, al terminar la guerra con la victoria de los olímpicos, Zeus desterró a muchos de los titanes. A Atlas lo condenó a sostener el Cielo, Ouranos, sobre sus hombros, manteniéndolo separado de la Tierra, Gaia, de cuya unión habían nacido los titanes. Marchó Atlas al confín de África, a orillas del océano epónimo y encaramado sobre la cordillera que también lleva su nombre, a sostener el Cielo con proverbial esfuerzo.

Ésa es una de las historias, pero la segunda es mejor. O, al menos, más divertida. Fue durante los Doce Trabajos de Hércules. Al semidiós le encargaron (décimoprimer trabajo) traer unas manzanas de oro que crecían en un jardín en Occidente, al cuidado de las Hespérides, hijas del titán. Hércules fue a Marruecos y le ofreció a Atlas un descansito, sosteniéndole un rato el Cielo a cambio de que le consiguiera las manzanas doradas. Atlas aceptó, fue y volvió con las manzanas, y en el momento de entregarlas vio la oportunidad de su liberación: ¡no tenía por qué volver a tomar su carga! No era un titán muy brillante, porque en lugar de escapar bailando en una pata intentó convencer a Hércules de que el que cargaba el Cielo tenía que cargarlo para siempre. Hércules, algo más listo, le dijo bueno, pero tenémelo un cachito mientras me acomodo la piel del león de Nemea sobre los hombros, porque el Cielo está muy pesado y se me está clavando acá. Atlas volvió a agarrar el Cielo, y Hércules pelito para la vieja regresó a Grecia muerto de risa. 

Atlas, dios de la astronomía, hijo de Japeto, padre de las Híades y de las Pléyades, vive hoy en órbita de su tío Saturno: es una rara lunita con forma de plato volador, que en esta foto de Cassini parece querer salir escapando como debió haber hecho cuando Hércules alivió su carga. 


La parte inferior de la foto muestra unos anillos. Es el borde del anillo A, el menos brillante y más exterior de los que vemos desde la Tierra. Atlas, el satélite, fue descubierto en la década de 1980 en fotos tomadas por Voyager 1, tan cerca del borde del anillo que se conjeturó que su gravedad ayudaba a mantener confinadas la infinidad de partículas que lo integran. Parecía sostener sobre sus hombros los anillos, y se ganó el nombre titánico. Hoy sabemos que no es así: el nítido borde del anillo A está definido por otros dos personajes que merecen aparecer en el blog, Jano y Epimeteo. Pero vean qué cerquita está Atlas. El anillo delgado por fuera es el F, mientras que la franja oscura gruesita dentro del anillo A es la división de Encke, a veces visible en telescopios de aficionados.

Atlas no es la única luna de Saturno con forma de plato volador. En esta foto las dos de la izquierda son de Atlas, y las dos de la derecha son de Pan, la luna que mantiene abierta la división de Encke. Es una mugre estar en órbita de Saturno, parece.



Las imágenes de los satélites de Saturno son de NASA/JPL/Cassini. (No se pierdan, este año, el Gran Final de la exploración de Cassini en Saturno.) Las de New York son mías.

En Cazador cazado conté que las Pléyades eran hijas de Enopión, no de Atlas. Pero ya se sabe cómo es la mitología.

Se dice que el origen del mito de las manzanas de oro, que también aparecen en el Juicio de Paris, son las naranjas de Andalucía, que en Grecia serían una rareza. Puede ser, pero esa es otra historia. 

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sábado, 4 de junio de 2016

Amanece, que no es poco

Ya hemos contado que, contrariamente a lo que casi todos aprendemos en la escuela, sólo dos veces en el año el Sol sale por el Este y se pone por el Oeste. Si no leyeron, o si no recuerdan esa nota, vayan a leerla que está muy buena. Yo espero acá, y mientras tanto pongo la foto que muestra el efecto tal como se ve desde mi balcón.


Como puede verse, durante el verano austral el Sol sale al Sur del Este, y también se pone más al Sur del Oeste. La posición exacta depende de la latitud del lugar. Desde Bariloche sale casi por el sudeste y se pone casi por el sudoeste. Si nos vamos más al sur, los puntos de salida y puesta se acercan más y más. ¿Hasta dónde pueden acercarse? ¿Pueden tocarse? ¿Podrá coincidir el ocaso de un día con el amanecer del día siguiente?

Sí, por supuesto. Desde todas las latitudes que se encuentran entre el Círculo Polar y el Polo puede verse el Sol, durante parte del año, permanentemente sobre el horizonte. El primero y el último día de este "día perpetuo" el Sol sale exactamente por el Sur (por el Norte si estamos en regiones árticas), describe un enorme círculo en el cielo, y vuelve al mismo punto. Y allí, sin ponerse, "rebota" y comienza un nuevo "día". Todo esto uno lo sabe y lo puede razonar. Pero muy distinto es verlo, como en este montaje hecho por el médico británico Eoin Macdonald-Nethercott, que se pasó una temporada en la base antártica franco-italiana Concordia:


Me encanta que el cielo permanece diurno, pero la iluminación del paisaje permite identificar claramente las etapas del día, incluyendo una larguísima golden hour, ideal para la fotografía de paisajes... ¡si no fuera todo blanco!

En el blog donde encontré esta foto también se mencionaba un fantástico time-lapse, tomado durante el día perpetuo en que el Sol no se pone, hecho por Anthony Powell en la base Scott. Está en Youtube (son dos minutos):


Mi amigo Eduardo, compinche astronómico de muchas de las fotos que aparecen aquí en el blog y en Fotones Lejanos, hizo dos campañas en la base Amundsen-Scott en el Polo Sur, incluyendo una de un año entero, construyendo un insólito telescopio de neutrinos. Le tendría que pedir un post invitado para contarlo.


Encontré la foto de este raro efecto en PetaPixel, en una nota de Michael Zhang.

Concordia es uno de los paisajes que se distribuyen con Stellariun, así que pueden simular el cielo en cualquier época del año tal como la vio el Dr. Mcdonald-Nethercott.

Amanece que no es poco es una excelente película de José Luis Cuerda.

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