sábado, 23 de abril de 2016

Bonanza de Michelson

Ya contamos que las ondas gravitacionales, predichas por la Relatividad General de Einstein y detectadas 99 años después, fueron observadas en el laboratorio LIGO mediante un interferómetro de Michelson. Y que el mismo Michelson había jugado un papel crucial en la Relatividad Especial, ya que con su interferómetro había puesto en evidencia la inexistencia del éter luminífero. Bueno, ¿quién era este Michelson?

El capítulo 92 de Bonanza empieza (ya a todo el mundo le suena la música de Bonanza en la cabeza) con la siguiente escena. El edificio es la tienda de Samuel Michelson en Virginia City. Y encaramado a su techo, mirando por un telescopio, está Albert Michelson. El del interferómetro. En Virginia City. En Bonanza:


Es el capítulo 26 de los 34 de la temporada 3 (¡qué largas que eran las temporadas en los 60s!). Fue emitido el 18 de marzo de 1962. Se titula Look to the stars, y nos cuenta la historia del joven, inquieto y genial Albert, de 16 años en el otoño de 1869. "¡Albert! ¡cuántas veces debo decirte que no hagas más experimentos tontos!", dice el padre. "En Virginia City no hay quien haga un telescopio como él", dice Adam.

Nos enteramos de que Adam le ha prestado su primer libro de Astronomía. "El Señor nos ha mandado un hijo excepcional", dice Samuel, el tendero. "Albert será un gran científico", dice la señora Michelson mientras trae un pastel.

Pero resulta que... ¡el maestro ha expulsado a Albert de la escuela! ¿Por qué? Dice que es intratable y que perturba la clase. Entonces los Cartwright, decididos a que Albert se prepare para el examen de ingreso a la Academia Naval de Annapolis, ¡se lo llevan a la Ponderosa! Allí Albert estudia con la supervisión de Adam (obvio, no va a ser de Hoss). Y hace experimentos, como medir distancias usando paralajes con este teodolito que le muestra a Joe, el mismo método que se usa para medir la distancia a las estrellas, tal como conté en Viaje a las Estrellas.

Albert rinde el examen  pero la única vacante de Nevada la gana otro chico. El profesor que lo expulsó está en el comité examinador. Algo empieza a oler mal. Ben descubre a Albert en una escuela improvisada enseñando a un montón de chicos, todos expulsados: un mexicano, un aborigen, un chino, un negro... ¡Ajá!

El señor Cartwright decide exponer los prejuicios del maestro ante el Comité Escolar. La escena es bastante ingenua: el maestro reconoce que no se había dado cuenta de que estaba expulsando a todos los chicos "diferentes", entre todos deciden que se quede, y el arrepentido docente apoya la iniciativa de Cartwright de pedir al Presidente una vacante excepcional para Albert Michelson. Fin.

¿Qué hay de cierto en todo esto? Bastante. Albert había nacido en 1852 en Strzelno, un pueblo de Prusia, hoy Polonia. Con sus padres emigró a Estados Unidos escapando de las persecuciones antisemitas de Europa central. Vivieron en Virginia City donde su padre fue tendero y en 1869 Albert ingresó a Annapolis por permiso especial del presidente Grant (el de los billetes de 50). Fue un destacado alumno de óptica, meteorología y dibujo. Tras graduarse cumplió su servicio naval y al regresar ingresó al laboratorio del genial (y papanoélico) astrónomo y matemático de origen canadiense, Simon Newcomb en el Observatorio Naval.

Aparentemente su fascinación por medir la velocidad de la luz data de 1869, tal como se muestra en Bonanza. El interferómetro que diseñó le permitió hacerlo con precisión sin precedentes, y en 1907 Michelson se convirtió en el primer estadounidense en ganar un premio Nobel en ciencias, el de Física, "por sus instrumentos ópticos de precisión y las investigaciones espectroscópicas y metrológicas llevadas a cabo con su ayuda".

En 1887, junto a Edward Morley, realizaron el famoso experimento que mostró que la velocidad de la luz era independiente del movimiento de su fuente y que el éter no existía, y que se convirtió en una de las piedras fundamentales de la Teoría de la Relatividad.

En 1920 Michelson fue la primera persona en medir el tamaño de un estrella distinta del Sol (la supergigante roja Betelgeuse), usando su interferómetro montado delante del telescopio Hooker de 100 pulgadas en Mount Wilson (antes de que Gaviola y Strong lo aluminizaran en 1935). Hoy en día el interferómetro de Michelson se usa desde para medir la velocidad del flujo de gas en el Sol hasta para observar la colisión de agujeros negros súper lejanos, pasando por microtomografías infrarrojas del interior de tejidos vivos. La interferometría con luz visible es complicada en astronomía, pero es muy común con ondas de radio, lográndose observaciones extraordinarias. Como este sistema planetario en formación publicado recientemente por el observatorio ALMA, donde vemos la nube de gas y polvo alrededor de la estrella condensándose para formar planetas, dejando esas franjas circulares libres de polvo.

El capítulo de Bonanza puede verse completo (¡y en colores!) en YouTube:



Los fotogramas de Bonanza son de NBC, con copyright vencido. La imagen del disco protoplanetario alrededor de la estrella TW Hydrae es de S Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

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sábado, 16 de abril de 2016

Un telescopio en la Luna

Estaba revisando la colección de fotos de las misiones Apollo, recientemente expuestas en su totalidad en Flickr, cuando vi esta imagen, usada como "tapa" del álbum correspondiente al magazine 114/B del Apollo 16. Hasta el más desprevenido de los lectores de este blog dirá, como yo: "¡Apa! ¡Eso es un telescopio! ¡En la Luna! ¡Es un TE-LES-CO-PIO-EN-LA-LU-NA!"

Es. Nunca había leído nada al respecto, pero no me costó averiguar que, efectivamente, Apollo 16 llevó a la Luna un telescopio ultravioleta. Ahí detrás se ve que Charlie Duke dejó el coche estacionado cerca, que es lo mismo que hago yo con el mío. El telescopio está a la sombra del módulo lunar Challenger para evitar el Sol (ya que no se iban a quedar hasta la noche). No puedo imaginarme la incomodidad de operar el instrumento usando el gigante traje lunar de los astronautas Apollo (véanlo acá tratando de levantar un martillo que se le cae). Claro que hay una ventaja: la rotación de la Luna es tan lenta que probablemente la montura está fija y no tuvieron siquiera que "ponerla en estación" (es decir, poner el eje de rotación de la montura paralelo al eje del rotación aparente de cielo, que en la Luna no es el mismo que en la Tierra...).

¿Por qué ultravioleta? Porque nuestra atmósfera es prácticamente opaca para la radiación ultravioleta. Y hay una cantidad de fenómenos interesantes que producen mucho UV, y para comprenderlos tenemos que verlos, fotografiarlos, medirlos, hacerles espectros. Si uno sale de la atmósfera, ¿qué mejor que llevar un telescopio UV? Así que Apollo 16 llevó el Far Ultraviolet Camera/Spectrograph, un telescopio de 3 pulgadas con película sensible entre 50 nm (nanómetros) y 160 nm (la luz visible está entre 400 y 700 nm). Fue el primer observatorio astronómico fuera de nuestro planeta. Al terminar la misión el cartucho de película fue retirado y traído a la Tierra. El telescopio todavía está en la Luna.

Las estrellas jóvenes son la principal fuente de UV, así que una de las observaciones planeadas fue de la Nube Mayor de Magallanes, que tiene la región de formación estelar más grande de nuestro rincón del universo. Tomé estas imágenes del paper donde se reportaron las observaciones. Ignoro si hay scans de mejor calidad. En todo caso, se reconoce la Nebulosa Tarántula, con su multitud de estrellas O y B jóvenes.

Hace pocos años el telescopio orbital de rayos gamma/ultravioleta Swift hizo un par de estupendos panoramas ensamblando miles de imágenes individuales de las dos Nubes de Magallanes. Así se ve la Nube Mayor, con casi un millón de fuentes individuales de radiación ultravioleta:


Es apreciable el inmenso avance técnico de 40 años. Pero estoy seguro de que a cualquiera de los astrónomos de Swift le hubiera encantado jugar un rato con el telescopio en la Luna.


El paper de donde tomé la imagen es: The S201 far-ultraviolet imaging survey: A summary of results and implications for future surveys, G Carruthers, T Page, Pub. Astr. Soc. Pac. 96:447-462 (1984).

Hay una linda entrevista al astrónomo Paul Crowther en YouTube donde habla sobre las Nubes de Magallanes y cuenta sobre el telescopio en la Luna.

Hay un lindo montaje de esa foto con otras tres del mismo cartucho formando un panorama. No la pongo acá porque tiene todos los derechos reservados. Está en este link.


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sábado, 9 de abril de 2016

La nursery de Carina

La Gran Nebulosa de Carina es una de las mayores regiones de formación estelar de nuestra galaxia. Ya ha aparecido aquí muchas veces: es el hogar de la estrella gigante Eta Carinae y del Homúnculo de Gaviola. El día que fotografié la supernova en Centaurus A, mientras esperaba que la galaxia subiera un poco en el cielo, me dediqué casi una horita a Carina. Aquí está. La imagen es gigante, 5K pixels de ancho, así pueden descargarla para escudriñarla a piacere. Y en 16:9 para usar de fondo de escritorio:


La nebulosa entera no cabe en el campo de mi telescopio, así que esta foto muestra la región central, la más brillante, caracterizada por la nebulosa oscura Ojo de la Cerradura, la estrella brillante y anaranjada Eta Carinae, y las dos franjas oscuras que forman un ángulo recto al sur de ambas. Estas tres características se ven a ojo en el ocular del telescopio. Pero la cantidad de detalles que tiene la foto es extraordinaria. Así que vale la pena una versión anotada:


La nebulosa está a unos 7500 años luz de nosotros, y mide como 1000 años luz de cabo a rabo. Casi todo el gas que vemos brillando es hidrógeno, el elemento más abundante del universo, que fluoresce en color rojo. Pero hay tantas estrellas jóvenes tan energéticas en esta nursery estelar que vemos también un color azul, correspondiente al oxígeno. Los dos principales cúmulos estelares que energizan la nebulosa son Trumpler 16 (al que pertenece Eta) y Trumpler 14, ambos señalados.

Muchos de estos objetos son únicos y extraordinarios. Trumpler 14 es el cúmulo estelar más joven que se conoce: tiene entre 300 mil y 500 mil años de edad. Para comparar, otro cúmulo "joven" conocido por todos es el de las Pléyades, de 100 millones de años. Eta Carinae, ya se sabe, es una de las estrellas más masivas y brillantes de la Vía Láctea, con una agitada existencia como impostora de supernova a fines del siglo XIX. Cualquier día de estos explota de verdad. La rodea el Homúnculo, un objeto único en la Galaxia, la fuente de radiación infrarroja más intensa del cielo (después del Sol, claro está). La estrella WR25, también señalada, es la estrella más luminosa conocida de la Vía Láctea: es más de 6 millones de veces más brillante que el Sol. Semejante furia fotónica está muy aplacada por las nubes de polvo oscuro que la envuelven, así que no es visible a simple vista. Eta Carinae, con 5 millones de luminosidades solares con el velo apenas del Homúnculo, puede verse a simple vista incluso desde el centro de Bariloche.

Esta región de la nebulosa ha sido fotografiada en exquisito detalle por el telescopio espacial Hubble, y la imagen es famosa en su reconocida paleta de colores. Me dio ganas de combinar ambas: mi foto, coloreada con la paleta del Hubble. Aquí está, en un recorte algo menor que el de arriba:


Y en versión anotada, en la que empiezan a reconocerse (mejor que en mis colores originales) las formaciones famosas:


La Montaña Mística es una de las regiones actualmente más densas de la nebulosa. En su interior se están formando estrellas que pueden verse en infrarrojo (en otra famosa foto del HST), con sus característicos jets protoestelares. Es notable el efecto de iluminación que produce Tr 14 (abajo a la izquierda, justo fuera de este recorte) en esta nebulosa, dándole un aspecto tridimensional que justifica su nombre. Hay una estrella formándose justo en la "cima", que en esta orientación de la imagen es un triangulito delgado que proyecta su cúspide hacia abajo y la izquierda, que es la dirección de donde recibe los vientos estelares de Tr 14.

La Oruga es uno de los varios glóbulos oscuros, de polvo frío, que han quedado dispersos en el cuerpo de la nebulosa tras la erosión que han producido sus estrellas jóvenes y las numerosas supernovas que ya explotaron en su interior. Muchos de los filamentos que vemos son testimonio de la reverberación de sus ondas de choque en el material interestelar. La Oruga se destaca por su borde brillante y un montón de patitas (casi imperceptibles en mi foto).

El Dedo de Dios es otro de estos glóbulos. Más que dedo, es una mano entera con sólo el índice extendido (el pulgar queda del lado del Ojo de la Cerradura). Busquen estos nombres en la web para verlos en las imágenes del telescopio Hubble, vale la pena.

Mientras tanto, aquí está la foto del Hubble superpuesta a la mía. Parece tener menos estrellas, pero es una ilusión: la nitidez es tan grande que las estrellas son casi puntos, mientras que en mi imagen, bueno... mi telescopio tiene 20 cm, cuesta menos de mil dólares, y observa desde el fondo de un turbulento océano de aire...


La imagen original puede explorarse en una versión zoomeable de-no-cre-er acá, así como detalles de las formaciones que mencioné y muchas otras.


Todas las imágenes son mías. Las pueden descargar para explorar y usar en casa, pero si quieren usarlas en público, agradeceré que me las pidan amablemente.

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sábado, 2 de abril de 2016

Anatomía de las galaxias

Hace poco mostré una colección de galaxias espirales vistas de canto, y su parecido al aspecto de nuestra propia Vía Láctea vista desde dentro del disco. Vale la pena decir algo más sobre los distintos tipos de galaxia: elipsoidales, espirales e irregulares.

Galaxias espirales

Los brazos espirales contienen la mayor parte de la materia interestelar, en forma de nubes de polvo y gas. En los brazos nacen nuevas estrellas a partir de estas nubes, y son ellas las que vemos como filamentos oscureciendo parte del brillo de la galaxia en nuestra Vía Láctea y en todas las espirales vistas más o menos de perfil. La de la foto es UGC 12158, una espiral "barrada": una barra central con estrellas antiguas, menos azules que las de los brazos. De sus extremos nacen los brazos espirales. La Vía Láctea es muy parecida a esta galaxia. Las estrellas individuales son de nuestra propia galaxia, menos una: la estrella azul a la izquierda del centro es una supernova en UGC 12158.

La mayor parte de la masa de las galaxias espirales está en un disco muy chato, con las proporciones de un CD, pero casi todas tienen además un bulbo central, más o menos grande. Este abultamiento contiene estrellas más antiguas y más rojas que los brazos, y a veces parece una mini galaxia elipsoidal. Y, a veces, está cruzado por la barra.

Finalmente, las galaxias espirales tienen un halo más o menos esférico, difuso y formado por estrellas y cúmulos globulares, que rodea toda la galaxia. La Galaxia Sombrero (en la foto aquí arriba) tiene un halo bien conspicuo.


Galaxias elipsoidales

Son esencialmente puro bulbo. Sus estrellas son más antiguas y rojas, hay menos gas y polvo y menos estrellas jóvenes. Las órbitas de las estrellas no están todas en el mismo plano, como en los discos de las espirales. La de la foto es ESO 325-G004, una elíptica gigante que vemos en un campo de estrellas de nuestra propia galaxia y otras galaxias mucho más lejanas, de diversos tipos.

Galaxias irregulares

Son, bueno, irregulares. No son raras: son más o menos un cuarto de todas las galaxias. Se supone que muchas irregulares fueron elipsoidales o espirales, y que se distorsionaron en colisiones con otras galaxias. Muchas tienen abundante materia interestelar e intensa formación estelar, incluso mayor que en las espirales.

Galaxias enanas

Uno puede agregar esta cuarta categoría, que son versiones pequeñas de las otras tres. Son las galaxias más abundantes, aunque sean menos visibles por su tamaño. En general orbitan muy cerca de galaxias grandes, y están siendo destrozadas por fuerzas de marea, dejando largas estelas de estrellas enroscadas en las galaxias mayores. Las enanas irregulares, en particular, tienen mucho gas y pocos elementos pesados, y son similares a las galaxias más tempranas del universo. Son como fósiles de aquéllas.

La Nube Menor de Magallanes (aquí en la foto) es una enana irregular con algo de estructura espiral, en órbita de la Vía Láctea. La Nube Mayor no es enana, es una irregular o espiral barrada en órbita de la Vía Láctea. Algunos astrónomos inclusive la usan como prototipo de una categoría propia: las magallánicas.

Galaxias peculiares

Las peculiares son, bueno, peculiares. Suelen tener características mezcladas de elipsoidales y espirales, como nuestra vieja amiga Centaurus A. O colas u otros estiramientos, producto de la interacción con otras galaxias, como en el caso de otras conocidas nuestras: las Antenas. O raras estructuras de cáscaras (como la ESO 381-12, aquí en la foto), o anillos, también producidas por colisiones galácticas. Posiblemente la peculiaridad es una fase transitoria en todos estos casos.


Las imágenes de UGC 12158, ESO 325-G004, ESO 381-12 y de la Galaxia Sombrero son del Telescopio Espacial Hubble, NASA/ESA. La Nube Menor de Magallanes es de ESA/Hubble y Digital Sky Survey 2.(NASA/ESA)

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