Carta del Cielo

La Maraña Cósmica
Por Rolando Ísita

El telescopio tipo Carta del Cielo fue adquirido por el gobierno de Porfirio Díaz en 1889, a solicitud del ingeniero José Ángel Anguiano, director del Observatorio Astronómico Nacional fundado el 5 de mayo de 1878. Que el gobierno de Díaz concediera su adquisición fue resultado de la exitosa presentación de una fotografía de la Luna en un Congreso Internacional de Astronomía efectuado en París, cuya temática era justamente la fotografía del cielo.

La placa fue obtenida por Guillermo Beltrán y Puga, Teodoro Quintana y José María Chacón, abnegados colaboradores de Anguiano, con un telescopio llamado pomposamente Gran Ecuatorial, un refractor de 38cm de diámetro y 5m de distancia focal que no estaba diseñado para realizar fotografías. Considerando que la fotografía a base de gelatina de bromuro con nitrato de plata sobre placas de cristal se inventó en 1871, y que las exposiciones aún a la luz del día eran tan largas como segundos, tomar aquella fotografía del cielo nocturno fue en verdad una proeza

Por el impacto del trabajo de los astrónomos de Tacubaya en aquél congreso, en 1887 el almirante Amédée Ernest Mouchez, director del Observatorio de París, que había ideado un proyecto de 22 mil placas fotográficas del cielo para cartografiarlo, invitó al gobierno mexicano a participar, con el compromiso de capturar imágenes de estrellas desde magnitud 11, más luminosas; hasta 14, menos luminosas, cubriendo una área comprendida entre -10 y -16 grados de declinación (coordenadas de medición de posiciones Norte-Sur), reuniendo un total de mil 260 placas, esfuerzo que concluyó en 1943. El reporte de los resultados debía contener las medidas cartesianas, las constantes necesarias para su transformación en medidas celestes, el tiempo de exposición da cada placa, el estado atmosférico, la fecha y las condiciones de visibilidad.

El telescopio tipo Carta del Cielo del Observatorio Astronómico Nacional (OAN) se compró en la Casa Grubb de Dublín, Irlanda. Había otros fabricantes que podían hacer este instrumento, pero México había adquirido ya otros instrumentos de esa casa, existían referencias, era un fabricante serio, de los mejores en aquél entonces.

Para ilustrar la calidad de este fabricante de instrumentos astronómicos, hay un documento en la biblioteca del Instituto de Astronomía de la UNAM titulado Telescopios Victorianos que trata de los telescopios que se fabricaban en aquella época en Inglaterra, varios de la Casa Grubb. Entre ellos aparece una fotografía de un Carta del Cielo aún en proceso de fabricación, el pie de foto dice que se trata del telescopio destinado para México.

Grandes Telescopios Mexicanos

Por: Mariana Espinosa Aldama

Publicado en QUO México, mayo 2007

A principios de enero regresó a México Carlos Tejada, diseñador óptico del Instituto de Astronomía de la UNAM, luego de una estancia de once meses en España colaborando en el proceso de transporte, ensamblaje y alineación de osiris, el principal instrumento de obtención de imagen y espectroscopía con el que el Gran Telescopio de Canarias (GTC) ―el más grande de los telescopios ópticos e infrarrojos construidos hasta ahora con un espejo primario de 10.4m― verá su primera luz en julio de 2007. En una plática en el Instituto, comentó además de los exitosos avances del proyecto, en especial, sobre la excelente calidad de imagen y eficiencia de OSIRIS y sobre cómo lidió con el estrés ―causado por la espera durante 10 meses a que todos los aparatos y componentes estuvieran listos―, aprendiendo en sus vacaciones, entre otras cosas, a fabricar aceite de oliva. El funcionamiento óptimo de osiris es de particular interés para los mexicanos pues, junto con el concepto científico, el diseño y la construcción de OSIRIS y otros dos instrumentos para el GTC, fue con que el ia-unam inició su colaboración con el megatelescopio, del que ahora México es, además, socio.

El GTC se une así a los tres megaproyectos de telescopios de nueva tecnología con participación mexicana: el Gran Telescopio Milimétrico (GTM) el más grande de los radiotelescopios milimétricos, con una antena de 50m, ubicado en la Sierra Negra de Puebla, que fue inaugurado en noviembre de 2006 ­―pero que verá su “primera luz” en el 2008―­, los telescopios SPM-Twin y el Telescopio de Treinta Metros pensados para la Sierra de San Pedro Mártir, sede del Observatorio Astronómico Nacional ―ambos aun en búsqueda de financiamiento.

Telescopios de nueva tecnología
Pareciera ser que existe una competencia internacional por construir el telescopio más grande del mundo, pero en realidad la búsqueda reside en contar con una gama de telescopios más poderosos y eficientes que cubran el mayor rango de longitudes onda del espectro electromagnético y que cuenten con la más alta tecnología para captar y analizar la luz. El diámetro del espejo primario es tan solo uno de los varios factores que intervienen en la eficiencia y potencia de los telescopios.
Los telescopios que se sitúan en Tierra están diseñados para observar ya sea la luz visible, el infrarrojo o las ondas de radio, pues son estas las ondas electromagnéticas que logran traspasar la atmósfera terrestre. Las ondas más energéticas como los rayos ultravioleta, los rayos-x y los rayos gamma sólo se observan con telescopios satelitales o en globos, aunque también se han colocado en órbita observatorios para el visible como el Hubble; para el infrarrojo, como el Spitzer; y radiotelescopios como el WMAP. Sin embargo, la atmósfera deteriora inevitablemente la calidad de la luz que llega a la superficie terrestre, por ello se buscan condiciones atmosféricas ideales para que el deterioro sea mínimo, en especial si se van a invertir cientos de millones de dólares.
Son contados los lugares en el mundo que gozan de las características atmosféricas apropiadas para la observación astronómica, entre ellos: Hawai, el sur del desierto de Atacama, en Chile; las islas Canarias españolas al noroeste de África; y la sierra de San Pedro Mártir, en Baja California, todos localizados en sitios a gran altura, en zonas con poca humedad y vientos poco turbulentos ―laminares les llaman, pues corren libremente estrato sobre estrato. Cuando los vientos se arremolinan provocan distorsiones en la luz proveniente de las estrellas, análogamente a los objetos que observamos en el fondo de una alberca que parecen cambiar de forma, color y lugar según se mueva el agua.
Por otro lado, los cambios de temperatura durante el día y la noche, en el interior y el exterior de la cúpula provocan alteraciones tanto en las monturas metálicas como en los espejos o lentes. Con el calor los soportes metálicos se dilatan más que el vidrio, corriendo el riesgo de separarse de su montura e incluso, caerse. Además, como sucede en los viejos observatorios sin un buen control de ventilación, el calor del interior del edificio se eleva en corrientes térmicas ascendentes sobre el campo de visión del telescopio; por ello las cúpulas modernas cuentan con grandes ventanas que permiten que el viento corra libremente a través del edificio.
Los sitios de observación deben encontrarse, además, libres de la contaminación lumínica de los desarrollos urbanos. Por todo esto es que la calidad del sitio de observación afecta directamente el tiempo de exposición a la luz estelar, pues un cambio de clima puede disminuir la calidad e incluso interrumpir una observación ―las horas-telescopio del gtc están estimadas en 5000 euros, por ejemplo.

Óptica viva
Como embudo que captura las gotas de agua de la lluvia, los espejos primarios recolectan más fotones mientras más grandes son, pero al mismo tiempo el peso del espejo y su soporte aumenta significativamente, volviendo casi imposible maniobrar el telescopio. Por otro lado, la acción de la gravedad deforma los espejos. En 1976, Rusia construyó un telescopio con un espejo de 6m de diámetro que pesaba 42 toneladas, además de un sistema de soporte de 850 toneladas. Aumentar más el tamaño del espejo hacía imposible crear un soporte con la precisión suficiente para seguir el movimiento de las estrellas, que requiere de precisión micrométrica. Por ello fue indispensable diseñar espejos ligeros, más delgados y/o huecos, con monturas de materiales livianos. Algunos, como el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT), construido en 1989 en el Observatorio de la Silla, al sur del desierto de Atacama en Chile, utilizaron espejos de meniscos (el del NTT tiene 3.5m de diámetro y pesa 116 toneladas con todo y soporte). Los espejos de menisco (vidrios relativamente delgados con la misma curvatura en ambos lados) se deforman fácilmente, así que requieren de soportes activos que reajustan constantemente su forma y que han resultado muy funcionales. Otros, como los espejos de 10m de los telescopios gemelos Keck, en el volcán extinto Mauna Kea, en Hawai (con un peso total de 180 toneladas), utilizan espejos segmentados. Los espejos segmentados del gtc tienen forma hexagonal y están acomodados a manera de panal en una configuración que mide 10.4m de diámetro; además, pueden ser reorientados y deformados de manera independiente para que estén siempre correctamente alineados. Eventualmente el GTC pondrá en marcha un sistema de óptica adaptativa capaz de analizar las aberraciones que produce la atmósfera en los frentes de onda de la luz estelar, comparándola con la luz de una estrella artificial simulada en las capas altas de la atmósfera con un potente rayo láser. Tras hacer los cálculos de las aberraciones, el sistema modificará en tiempo real espejos, muy sutilmente (en el orden de cienmillonésimas de metro o nanómetros) pero con la forma inversa a la aberración, de tal suerte que las imágenes serán tan definidas como si no existiera la atmósfera. El sistema de óptica adaptativa logrará imágenes equivalentes a las que se obtendrían con un espejo primario de 10m en el espacio (el Hubble tiene un espejo de 2.5m).

La tecnología del infrarrojo
La constelación de Orión, con sus “Tres Reyes Magos” al centro formando el cinturón del cazador, su estrella azul Rigel y su estrella roja Betelgeuse, es probablemente la más famosa del invierno, tal vez porque todavía se le alcanza a ver en las ciudades, incluso en la de México. Lo que no vemos, sin embargo, es su hermosa nebulosa centrada en la daga muy cerca del cinturón, que incluyendo la nube molecular es casi tan grande como la misma constelación. Algunas regiones de la gran nube de polvo interestelar se encuentra a bajas temperaturas (-200 ºC); otras, cercanas a las estrellas, alcanzan los 10,000 ºC. Las partes más frías de regiones de formación estelar, de nebulosas planetarias, de muchos chorros de gases, así como las enanas cafés y los planetas, casi no emiten luz en el visible, pero sí irradian calor, es decir radiación electromagnética con longitudes de onda entre los 0.001mm y 1mm, y para observarlos se utilizan técnicas de contraste.
Si pudiéramos ver en el infrarrojo, el cielo nocturno no sería tan oscuro pues la atmósfera irradia cierto calor. Veríamos pasar las corrientes de aire caliente en contraste con las de aire frío. Para que los instrumentos detecten la radiación infrarroja de una estrella, por ejemplo, miden la radiación de la atmósfera en un fragmento del cielo y la comparan inmediatamente después con la de la estrella, enseguida vuelven a medir el cielo sin la estrella, y de nuevo con la estrella… sin estrella, con estrella…, para sustraer el cambiante brillo de la atmósfera varias veces por minuto. Esto significa tener que redireccionar el telescopio constantemente, pero mover tan rápido las toneladas del gtc es ineficiente por no decir imposible; por ello se diseñó un espejo secundario movible súper ligero que concentra y redirecciona la luz reflejada por el espejo primario hacia el espejo terciario.
El espejo secundario del GTC fue fabricado de berilio con un recubrimiento de níquel. El berilio es un material mucho más rígido y ligero que el vidrio, pero extremadamente tóxico (y potencialmente explosivo). No existía en el mundo empresa alguna capaz de fabricar grandes espejos de polvo de berilio, así que fue necesario desarrollar nueva tecnología en este sentido. La empresa estadounidense Brushwellman es ahora la única en el mundo que produce e integra berilio, y necesitó de cuatro intentos para sintetizar el bloque, utilizando una técnica llamada de presión isostática en caliente, que consiste en aplicar altas temperaturas y altas presiones a un contenedor lleno de polvo de berilio. El resultado fue un espejo de 1.2m de diámetro y tan solo 38kg (para poder oscilar rápidamente) útil tanto para longitudes de onda infrarrojas como en el visible. Otros telescopios optan por tener dos espejos secundarios: uno para el visible y otro para el infrarrojo, pero cambiar uno por otro puede llevar más de un día de trabajo.

La industria astronómica
Los instrumentos, técnicas y materiales que requiere la astronomía y la industria espacial no se compran en el supermercado; es por ello que las innovaciones tecnológicas que se requieren fomentan nuevas técnicas y desarrollos que posteriormente encuentran aplicaciones en la industria comercial. Un ejemplo ilustrativo es el de los dispositivos de transferencia de carga o ccds, originalmente optimizados por la astronomía para sustituir las placas fotográficas que tardaban horas y a veces días en reaccionar fotoquímicamente a la tenue luz de las distantes estrellas y nebulosas. Los dos ccds de osiris suman 16.4 megapixeles pero con una eficiencia pico del 80% (el de las cámaras fotográficas convencionales es significativamente menor), produce un mínimo de ruido para detectar prácticamente fotón por fotón y tienen un valor estimado de $200,000 usd.
Por su parte, el costo de diseño, construcción y manejo de los megatelescopios se ha escalado con su competitividad. El GTC tenía un presupuesto inicial de unos 120 millones de euros, el Gran Telescopio Milimétrico de 100 millones de dólares, el proyecto SPM-Twin que consiste en dos telescopios de 6.5m de diámetro, uno de gran campo y el otro para infrarrojo, implica una inversión de 150 millones de dólares, y el Telescopio de Treinta Metros (que podría ser instalado en San Pedro Mártir) requiere cerca de mil millones de dólares. Por supuesto no hay institución en el mundo que por si sola pueda reunir estas sumas astronómicas, por ello los proyectos se realizan a través de grandes consorcios internacionales, donde los distintos miembros hacen aportaciones diversas como el desarrollo del sitio y sus instalaciones, los instrumentos, los espejos, los costos de desarrollo y operación, etc. Todos estos costos terminan en inversiones industriales, científicas y educativas de los miembros.

OSIRIS, FRIDA y la Cámara de Verificación
El Instituto de Astronomía de la unam, el Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica (INAOE) y el conacyt se integraron al proyecto del GTC con una participación del 5%, además del diseño y construcción de instrumentos de vanguardia: osiris, Frida y la Cámara de Verificación. En contrapartida, los astrónomos mexicanos obtendrán al menos el 5% del tiempo de observación. Además se tiene contemplado el intercambio de tiempo de observación entre el gtc y el gtm, y en el futuro el SPM-Twin.
La Cámara de Verificación es uno de los instrumentos que pondrán a punto los 36 espejos del GTC, revisando su correcto alineamiento y curvatura para evitar el mínimo de aberraciones. Osiris es el acrónimo en inglés del sistema óptico para imagen y espectroscopia integrada de resolución baja/intermedia (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) y representa el estado del arte en instrumentación óptica astronómica. Osiris permitirá estudiar hasta 1700 objetos a la vez, analizar la atmósfera de planetas, visualizar objetos compactos como el entorno de agujeros negros, observar supernovas muy lejanas y estudiar la formación, evolución y composición de galaxias y cúmulos de galaxias entre otras mil maravillas. FRIDA (InFRared Imager and Dissector for the Adaptive Optics System) se encuentra aún en proceso de diseño, pero permitirá estudiar varias longitudes de onda de un objeto simultáneamente, aprovechando al máximo el sistema de óptica adaptativa del GTC.

Cámara de verificación

OSIRIS

Un cielo sin estrellas

Por: Mariana Espinosa Aldama

Publicado en QUO México, Editorial Expansión, abril 2007

El hombre del siglo XXI le tiene miedo a la oscuridad, y en su obsesión por iluminarlo todo ha perdido un gran patrimonio de la humanidad: el cielo estrellado.

Dicen que hay más estrellas en el universo que granos de arena en la Tierra. En realidad nadie las ha contado -tampoco los granos de arena-, pues son tantas que sería imposible; pero se calcula que tan sólo en la Vía Láctea hay más de 200 mil millones de ellas y que existen varios miles de millones de galaxias, muchas, más masivas que la nuestra. Un grupo de astrónomos dirigidos por el Dr. Simon Driver de la Universidad Nacional Australiana presentó en la asamblea general de la Unión Astronómica Internacional que se llevó a cabo en Sydney en el 2003, una estimación hecha con una muestra de un pedacito de cielo en el que encontraron 10 millones de galaxias, y llegaron a la conclusión de que en el cielo se pueden observar unas 70 mil billones de billones de estrellas! esto es un siete seguido de 22 ceros: 70,000,000,000,000,000,000,000.
Seguramente hay muchísimas más estrellas, pero están tan lejos que su luz no ha llegado hasta nosotros o es tan débil que la tecnología actual no ha logrado detectarla. Prácticamente todas esas estrellas han sido detectadas por instrumentos, pues a simple vista sólo vemos unas tres mil, un número poco comparable con la cantidad de granos de arena en el mar. Bueno, tres mil en una noche despejada, sin Luna, y lo más lejos de las ciudades. Aún así, en los últimos tiempos vemos menos estrellas a simple vista que antes; esto es evidente en las grandes ciudades, donde el resplandor de las luces ilumina las nubes, los gases contaminantes y hasta el aire, opacando la tenue luz de las estrellas; pero no lo es tanto en aquellos lugares solitarios, en el campo, en el desierto o en las montañas donde creemos estar ajenos a la influencia de la civilización, donde uno espera que el mar de estrellas se revele majestuosamente ante nuestros ojos. Esto ya casi no sucede.

La oscuridad nocturna
Los satélites meteorológicos del Programa de defensa de la fuerza aérea estadounidense (DMSP) han fotografiado la Tierra de noche desde los años setenta. Las imágenes muestran la distribución geográfica de las fuentes luminosas; Europa y Norteamérica se ven saturados de iluminación artificial mientras que África, Asia, Australia, Sudamérica y los polos poseen amplias zonas con cielos oscuros. La oscuridad del cielo es indispensable para ver las estrellas, y en todo el mundo se está perdiendo. El cielo nocturno en gran parte de nuestro planeta ya no es oscuro, es rojo, anaranjado, amarillo y en el horizonte siempre se ve el resplandor de las luces artificiales, de la civilización. Esta contaminación lumínica está afectando enormemente la astronomía observacional, tanto profesional como amateur.
Para mirar un cielo completamente estrellado se necesitan condiciones muy especiales como bajos niveles de humedad ―sin una brisa salada y húmeda―, viento que no se arremoline ―pues esto hace tintilar a las estrellas―, un cielo limpio: sin nubes, ni polvo, ni gases contaminantes ―es más, si no hubiera aire sería mejor―, y un cielo oscuro. Al paso de los años muchos observatorios han perdido sus cielos oscuros y se han vuelto obsoletos. Así sucedió con el Observatorio Astronómico Nacional (OAN) -ubicado originalmente en 1878 en el Castillo de Chapultepec a 6km de la entonces Ciudad de México-, por lo que en 1883 debió ser trasladado a la Villa de Tacubaya y luego a Tonanzintla en 1951. La vecina ciudad de Puebla no tardó en contaminar el aire y los cielos oscuros de Tonanzintla por lo que el OAN se vio en la necesidad de buscar otro sitio. Esta vez, con la ayuda de estudios satelitales y meteorológicos en todo el territorio nacional, en 1966 se encontró un sitio en la cima de la Sierra de San Pedro Mártir, a 240km al sur de la ciudad de Ensenada, que cumple con condiciones excepcionales para la observación: se encuentra a una altura de 2,870m sobre el nivel del mar, alejado de centros urbanos, dentro de la reserva de la sierra, ambos resguardados por el Instituto de Astronomía de la UNAM y la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas. Posee el mayor número de noches al año despejadas de todos los observatorios del hemisferio norte y una muy baja turbulencia atmosférica, lo que se refleja en imágenes de alta resolución con una extraordinaria calidad.
Junto con Chile, Hawai, y la costa occidental de África, San Pedro Mártir es considerado uno de los cuatro mejores sitios para observar el cielo que quedan en el mundo. Son las cuatro ventanas al universo que compiten por albergar los nuevos telescopios de alta tecnología que se pretenden construir en los próximos años, como el telescopio de 30 metros y los telescopios SPM Twin de 6.5m de diámetro. Estos telescopios tendrán un costo muy elevado, desde 150 millones de dólares hasta los mil millones de dólares, por lo que su construcción sólo es posible mediante la colaboración internacional y multi-institucional. Sin embargo, los grandes consorcios que pretenden invertir en la ciencia buscan garantías de que por lo menos en los siguientes 30 años las condiciones favorables de observación se conservarán y que los cielos oscuros estarán protegidos.

Contaminación lumínica
La contaminación lumínica no es sólo un problema para la astronomía, también lo es para la ecología, la economía, la psicología y la cultura. El despilfarro inconsciente de energía eléctrica se ha traducido en trastornos de muchos animales nocturnos como tortugas, aves e insectos; en desequilibrios de ecosistemas, en mala polinización de flores nocturnas y en alteraciones en los hábitos migratorios y reproductivos de muchas especies. Mucha gente también es afectada por luz artificial no deseada, invasiva, como la luz que ilumina un espectacular y que se cuela por la ventana de una recámara durante toda la noche. La luz artificial que comúnmente invade áreas que no requieren iluminación, la sobre iluminación, la luz que deslumbra o que resplandece y la iluminación poco efectiva (en ocasiones dirigida hacia arriba) está considerada como contaminante. Entre el 50 y el 90% de la luz utilizada en edificios públicos es innecesaria. Es usual encontrar zonas sobre iluminadas como estacionamientos o parques deportivos desocupados, luminarias mal dirigidas y de color desagradable. Desde los años ochenta se ha intentado hacer conciencia respecto a este problema, y varios grupos a nivel mundial han iniciado acciones para reducir la contaminación por luz innecesaria como la Asociación Internacional del Cielo Oscuro. En México, el Instituto de Astronomía de la UNAM ha apoyado la creación de un reglamento, conocido como “Ley del Cielo”, que fue aprobada en el Estado de Baja California y que pretende proteger el cielo de Ensenada y San Pedro Mártir.

foto: cortesía de Dr. Richard Wainscoat.

La ley del cielo
Con el fin de proteger el excepcional cielo oscuro de San Pedro Mártir, el Ayuntamiento Constitucional de Ensenada aprobó el 29 de septiembre de 2006 el reglamento para la prevención de la contaminación lumínica en el Municipio de Ensenada, que entre otras cosas, regulará los alumbrados de exteriores, los cuales deberán evitar la emisión de luz por encima del horizonte y habrán de utilizar lámparas que produzcan la mínima perturbación de las observaciones astronómicas como las lámparas de sodio. También vigilará que el alumbrado ornamental de edificios públicos, monumentos y jardines permanezca apagado después de las doce de la noche y que esté dirigido de arriba hacia abajo. El de los anuncios espectaculares deberá permanecer apagado a partir de las 11:00 p.m. y quedará prohibido el uso de fuentes láser, faros buscadores y cualquier otra luz similar de alta intensidad para publicidad o entretenimiento. Este reglamento es un gran salto hacia la conservación de este patrimonio de la humanidad. Este tipo de leyes han sido aplicadas ya en las cercanías de otros observatorios como los del Estado de Arizona y el del Observatorio de Roque de los Muchachos en La Palma, Islas Canarias, lo que ha fomentado la construcción de telescopios de alta tecnología como el Gran Telescopio de Canarias, de 10.4m de diámetro que espera recibir su primera luz en los próximos meses.
Sin embargo, la reglamentación no sirve de nada si los ciudadanos no toman conciencia del problema y colaboran para evitar que la oscuridad del cielo se pierda. Éste no es sólo un problema de los astrónomos, es una pérdida cultural, pues ¿qué sería de la vida, el amor y la poesía si dejáramos de ver las estrellas? José Alberto Villalobos, miembro de la Asociación Internacional por un Cielo Oscuro, considera que en dos generaciones poca gente tendrá una visión real del cielo profundamente estrellado.

Estrellita, estrellita ¿dónde estás?
A diferencia de otros trastornos ecológicos y culturales, la pérdida del cielo estrellado es reversible, pues las estrellas no están siendo afectadas directamente; simplemente nos estamos privando del gusto de verlas, de inspirarnos con ellas, de soñar y de conocer el Universo de una manera directa y no a través de fotografías. En el momento en que todos apaguemos las luces, la Vía Láctea, la luz zodiacal, Júpiter y Saturno, la galaxia de Andrómeda, la nebulosa de Orión, y las dos mil estrellas visibles brillarán nuevamente en todo su esplendor. Así ha sucedido durante los grandes apagones de Europa, de Nueva York, o el sucedido en mayo de 2006 en la península de Yucatán. En muchos pueblos de Estados Unidos y Europa se celebra el día de la astronomía (abril 21/2007) apagando las luces e invitando a sus habitantes a observar el cielo desde lugares públicos como centros comerciales. Existe la propuesta de que ese día en el 2009, el año internacional de la astronomía, el mundo entero apague sus luces por unas horas y salga a disfrutar del espectáculo celestial. Que esto realmente suceda a nivel mundial es inverosímil, sin embargo organizar comunidades pequeñas no lo es tanto, como tampoco lo es promover el ahorro de energía a nivel individual, público y estatal. Es preciso optimizar el uso de la energía, eléctrica utilizando luminarias eficientes, de bajo consumo, con sensores de movimiento, etc. Hacer efectiva la Ley del cielo, y promover su aprobación en el resto del país y sobre todo, cada vez que se pueda, apagar las luces innecesarias.

Ser o no ser... planeta

La controversia de Plutón y los planetas enanos

Por Mariana Espinosa Aldama

Publicado en QUO/octubre 2006

¿Qué es ser planeta? Pareciera increíble que, llegado el siglo xxi y decenas de sondas enviadas al espacio, no se tuviera una respuesta aceptable a esta pregunta; en los últimos tres años, sin embargo, las observaciones de un sin fin de objetos transneptunianos han precipitado a los astrónomos a resolver una controversia que comenzaba a tener tintes populistas. A pesar de que Plutón no lo disparó, ha resultado ser el gran protagonista de un largo debate.

El mensaje de las estrellas

Los antiguos griegos llamaron errantes (planetas) a esos objetos en el cielo que se movían a un ritmo distinto al del resto de las estrellas, de los cuales se distinguían siete: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno, la Luna y el Sol, que son los mismos que dieron nombre a los días de la semana. El Sol y la Luna, por supuesto eran casos especiales, evidentemente distintos a los otros cinco que tienen una apariencia —a ojo pelón— igual al de una estrella. Esta distinción se mantuvo así durante siglos, hasta que la teoría heliocéntrica de Nicolás Copérnico, publicada en 1543, fue ganando adeptos. El Sol dejó de ser catalogado así y la Tierra entró en el modelo como uno más de los planetas.

La gran controversia se inició con la publicación del Mensajero Sideral, el primer tratado astronómico basado en observaciones con telescopio, en cuya portada Galileo Galilei anuncia sus observaciones en: “…la superficie lunar, en las estrellas fijas, en la Vía Láctea y en las nebulosas de estrellas pero primariamente en cuatro planetas… de la estrella de Júpiter que se mueve con admirable velocidad…”. Los satélites de Júpiter que descubrió Galileo en 1610 fueron anotados como planetas, al igual que Titán, el mayor de los satélites de Saturno, descubierto en 1659, Japeto y Rea (vistos por primera vez en 1673). Ante los múltiples descubrimientos de nuevos objetos y la evidencia de que no todo giraba alrededor de la Tierra, se debió hacer una nueva clasificación: los planetas serían aquellos objetos que giran alrededor del Sol, y las lunas serían aquellos que giran alrededor de los planetas. Esta clasificación resultaba históricamente correcta pues mantenía en su estatus a los planetas clásicos, que junto con Urano, descubierto por Sir William Herschel en 1781, volvían a ser siete.

Urano entró rápidamente dentro de la clasificación de planeta pues el cálculo de su órbita indicaba que efectivamente gira alrededor del Sol. Además el radio de su órbita coincidía justo con una sencilla serie matemática que encontraron dos astrónomos alemanes: Johann Titus y Johann Bode —quien por cierto, dio nombre a Urano—. La regla no posee mayor sustento físico y está considerada como una simple coincidencia matemática, la cual sugería, además de Urano, la presencia de un quinto planeta “perdido” ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter y que resultó ser el cinturón de asteroides.

Los casos de Ceres, Vesta, Juno y Pallas

En enero de 1810 un monje italiano de nombre Giuseppe Piazzi vio por vez primera a Ceres, un débil punto luminoso que se comportaba como un errante. Piazzi no se atrevió de declararlo planeta y prefirió anotarlo como un posible cometa. El cálculo de su órbita indicó que se encontraba entre Marte y Júpiter por lo que los alemanes Titus y Bode no dudaron en identificarlo con el “planeta perdido” en vista de que también cumplió con la llamada Ley de Bode. En poco tiempo se observaron otros 3 objetos en la misma órbita: Pallas, Juno y Vesta. Sir Herschel midió el radio de estos supuestos planetas y concluyó que eran demasiado pequeños para considerarlos así, pues aun vistos con telescopio no era posible apreciar bien a bien su forma esférica. Sir Herschel declaró que tenían una forma asteroidal, es decir, parecidos a un astro, así que decidió llamarlos asteroides, reservándose el derecho a cambiarles de nombre en caso de encontrarles otra característica que describiera mejor su naturaleza. Los cuatro asteroides mantuvieron un estatus de planeta por casi cincuenta años, incluso en los libros de texto y cartas astronómicas de mediados del siglo xix donde se encuentran catalogados doce planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Ceres, Pallas, Juno, Vesta, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Plutón, dios del inframundo

Dos “Pluto” nacieron en 1930: el perro de Mikey Mouse y el noveno planeta; el primero debió su nombre al segundo, bautizado por una niña británica de 11 años llamada Venetia Phair, aficionada a la mitología griega, quien propuso la versión latina de Hades, el dios del inframundo. El nombre fue aceptado rápidamente, no sólo por representar maravillosamente los confines del Sistema, sino porque sus dos primeras letras son las iniciales de Percival Lowell, astrónomo estadounidense fundador del Observatorio Lowell, en Flagstaff Arizona, donde se hizo el descubrimiento.

Para esta época Ceres, Pallas, Juno y Vesta estaban ya catalogados como asteroides y los cálculos de las órbitas del Sistema Solar eran lo suficientemente precisos como para pensar que no había otro objeto de dimensiones considerables más allá de Neptuno. Plutón era un granito negro en el arroz. A diferencia de los jovianos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) que son muy masivos y gaseosos, Plutón es pequeñito, más que la Luna y está formado por hielos de metano, nitrógeno y monóxido de carbono. Además su órbita no se encuentra dentro de la eclíptica, es decir, dentro del plano del Sistema Solar, sino que está inclinada 17º y es muy alargada, casi como si fuera un cometa. Estas características hacen pensar que Plutón no se formó en el disco protoplanetario que dio origen al resto del sistema, y que más bien sea el más cercano de los objetos transneptunianos, que parecen formar cinturones de pedruscos llamados de Kuiper y Nube de Oort. ¿Será o no será planeta? En 1978 el estadounidense James Christy encontró a Caronte, el primer satélite de Plutón, lo que refrendó su estatus.

Es posible que los astrónomos con acceso a los telescopios de nueva tecnología, especialmente los estadounidenses se hayan obnubilado con la posibilidad de nombrar a sus propios planetas pues en los últimos 3 años han identificado más de 100,000 objetos transneptunianos, entre ellos 2003 UB₃₁₃ —peor conocido como Xena—, 2003 EL₆₁, 2005 FY₉, 90377 Sedna —con un radio mayor al de Plutón—, 90482 Quaoar—les debo la pronunciación—, 5000 Orcus y dos satélites más de nuestro protagonista: Nix e Hidra. Evidentemente, mientras más nos acerquemos al cinturón de Kuiper, vamos a encontrar más objetos y cada vez más pequeños. ¿En dónde se traza una línea y decimos: hasta aquí?

Una nueva definición de planeta

La Unión Astronómica Internacional (UAI), compuesta por 9,785 astrónomos profesionales de 85 países se reunió en agosto de 2006, como lo hace cada 3 años desde 1919, esta vez en Praga, donde se debatió, entre muchos otros temas, la definición de planeta y la condición de los transneptunianos. Como es costumbre en astronomía, este tipo de controversias se resuelven por concenso, así que en la asamblea general se votaron cuatro resoluciones a este respecto:

1.- Un planeta es un cuerpo celeste que (a) gira alrededor del sol, (b) tiene suficiente masa para que mantenga un equilibrio hidrostático -- que sea casi esférico-- y (c) haya limpiado su vecindad orbital--es decir, que no haya otros objetos de tamaño comparable dentro de su órbita--.

2.- Un planeta enano es un cuerpo celeste que también cumple con (a) y (b), pero que no ha limpiado su vecindad órbita.

3.- Todos los demás objetos (cometas, asteroides) serán conocidos como objetos pequeños del Sistema Solar.

Las resoluciones que proponían el adjetivo de clásico a los planetas y el término plutoniano para distinguir a una nueva categoría de objetos no fueron aprobadas. Sí lo fue, en cambio, la clasificación de Plutón como el prototipo de un planeta enano. Al igual que cientos de objetos transneptunianos, Ceres, Plutón, Caronte y Sedana serán ahora llamados planetas enanos.

¿Porqué entra Plutón dentro de esta clasificación?

Resulta ser que el diámetro de Caronte es de 1,207 km, casi la mitad del de Plutón y que ambos funcionan como un sistema binario que gira alrededor del centro de masa del sistema, por lo que no se puede decir que uno es satélite del otro. Esto equivale, aunado a la existencia de NIx e Hidra, a no tener una órbita limpia.

En una reunión informal, de esas que suceden ocasionalmente en los pasillos del IA, Leticia Carigi aclaró a todo un grupo de astrónomos y estudiantes que estas resoluciones sólo se aplican para el Sistema Solar. En opinión de la astrónoma venezolana. El término de planeta enano será sustituido prontamente por otro más adecuado --de la misma manera que asteroide sustituyó al término planeta menor--. También es importante notar que ya se mencionan otros criterios basados en la naturaleza física de los objetos, como lo es su masa, y no sólo su circunstancia espacial. Sin embargo estos criterios no se aplican a los satélites. En efecto, a los astrónomos y aficionados les queda mucho por debatir, por ejemplo: Ganímedes, el mayor de los satélites de Júpiter, tiene un diámetro mayor al de Mercurio. Si Ganímedes, por alguna razón fuera expulsado de su órbita actual, ¿se convertiría en planeta? Según la definición actual, sólo si siguiera girando alrededor del Sol en una órbita limpia. Entonces, ¿cómo podríamos clasificar a un planeta que no está atado gravitacionalmente a una estrella?y... ¿qué hay de los más de 200 "planetas" que han sido detectados en otros sistemas? ¿Cómo van a ser clasificados?

Las resoluciones de Praga han abierto un debate que seguramente continuará en el congreso de Río de Janeiro en el 2009, pero que, curiosamente preocupa más a otros sectores de la sociedad que a los astrónomos mismos. Culturalmente hablando y, en materia de educación básica, puede ser que nos preocupe dejar de mencionar a Plutón al cantar, por ejemplo, la canción de "Dónde están los asteroides" de Burbujas, pero sería más preocupante que nuestros hijos tuvieran que memorizar 50 planetas en vez de 8. Por otro lado, es probable que aquellos involucrados en proyectos de investigación relacionados con Plutón y demás transneptunianos recibieran un mayor financiamiento si estudiaran un planeta que un planeta enano, aunque a final de cuentas el objeto de estudio sea exactamente el mismo y todo sea un problema de simple clasificación.

Según las resoluciones de la UAI, hay 8 planetas:

Mercurio, Vénus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Algunos datos:

El ahora planeta enano, Ceres, contiene aproximadamente un tercio del total de la masa del cinturón de asteroides.

El diámetro de Caronte (también conocido como Plutón II) mide 1,207 km, casi la mitad del de Plutón. Ambos funcionan como un sistema binario que gira alrededor del centro de masa del sistema, por lo que no se puede decir que uno es satélite del otro. Los dos transneptunianos serán visitados por la misión Nuevos Horizontes en julio de 2015, la cual fue lanzada conéxito desde Cabo Cañaveral el 19 de enero de este año. Entre 2016 y 2020 la sonda entrará en el cinturón de Kuiper en espera de encontrar nuevos y más extraños objetos.

SPM: Nuestra ventana al cielo

San Pedro Mártir: sito astronómico de calidad mundial

Por: José Alberto García

La Sierra de San Pedro Mártir es un área natural protegida, Parque Nacional, con paisajes espectaculares, flora y fauna endémica y un bosque mediterráneo de altura en buen estado de conservación en medio de desiertos y flanqueado por el océano pacífico al oeste y el golfo de California al este. Tradicionalmente SPM ha sido un lugar de difícil acceso, lo cual ha contribuido al buen estado de conservación del ecosistema. El camino que lleva al observatorio ha sido construido en gran parte por gestiones de la UNAM. Durante más de tres décadas el OAN ha sido el único residente permanente de la sierra y a su vez guardián natural del Parque. El personal del OAN se siente muy ligado al Parque y lo protege en todas las formas que puede.

Nuestro interés en la preservación de las condiciones prístinas de San Pedro Mártir va más allá de nuestro respeto por la naturaleza. Involucra además nuestra responsabilidad por preservar uno de los últimos lugares en el mundo con condiciones excepcionales para la investigación astronómica desde la superficie terrestre.

Son varios los parámetros que involucra la caracterización de un buen sitio astronómico. El aislamiento natural de SPM, alejado de centros urbanos, provee a San Pedro Mártir de un cielo profundamente oscuro y limpio. La condición geográfica de SPM le asegura el mayor número de noches despejadas de todos los observatorios del hemisferio norte en el continente americano. A 2870 metros sobre el nivel del mar, la poca cantidad relativa de vapor de agua precipitable en la atmósfera lo hace también un muy buen sitio para las observaciones en el importante intervalo del espectro electromagnético que contiene el cercano infrarrojo. Asimismo, su relativa baja turbulencia atmosférica local hace que el sitio provea una calidad de imagen extraordinaria, lo cual es indispensable para estudios de alta resolución espacial.

En el OAN-SPM hemos hecho mediciones sistemáticas de caracterización de estos parámetros por varios años, las cuales han confirmado nuestras mejores expectativas. Un volumen especial de la Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica Serie de Conferencias (Vol. 19, 2003) ha sido destinado recientemente a reunir los diversos resultados de evaluación del sitio. San Pedro Mártir cumple con todos los parámetros esperados de un sitio excepcionalmente adecuado para la observación astronómica. Adicionalmente y de forma independiente, Erasmus and van Staden (2002) reportan a SPM como el lugar más despejado en norte América para un observatorio astronómico. Este resultado es significativo en la medida que es basado en varios años de datos de satélite y encargado por la asociación de universidades que se dedican en los Estados Unidos a la investigación en astronomía. Dicho estudio tiene como propósito estudiar los mejores sitios potenciales para la instalación de los nuevos telescopios gigantes de nueva generación, actualmente en fase de diseño.

El mundo es pequeño cuando uno busca hoy en día un lugar adecuado para instalar un observatorio astronómico profesional. Basta ver los mapas nocturnos obtenidos con satélites de la superficie terrestre, donde destacan las luces de las ciudades. Descartando estas zonas afectadas por contaminación lumínica, más aquellas que cubren zonas bajas sobre el nivel del mar, selvas y desiertos, encontramos que las posibilidades son muy limitadas. San Pedro Mártir es uno de esos poquísimos sitios que hoy en día quedan a nivel mundial, en particular en el hemisferio norte, como adecuados para un observatorio astronómico en el siglo XXI. El OAN-SPM es digno de recibir las inversiones de la siguiente generación de telescopios, inversiones que en términos monetarios representan cientos de millones de dólares y en términos tecnológicos y científicos los retos y recompensas más emocionantes de las siguientes décadas.

Somos privilegiados al contar con un sitio como San Pedro Mártir. Desde el punto de vista astronómico SPM es un valiosísimo patrimonio que estamos obligados a proteger. El valor que representa SPM para la astronomía nacional ha sido claro prácticamente desde que se encontró el sitio.

Conciente de su responsabilidad como depositaria del Observatorio Astronómico Nacional, la UNAM ha participado siempre activamente en su protección.

El 12 de febrero de 1975, por decreto presidencial se declara “…de interés público la conservación y restauración de la riqueza forestal de las montañas de San Pedro Mártir en Ensenada que aseguren el desarrollo normal de la investigación astronómica, geográfica y demás disciplinas afines que lleva a cabo la UNAM en dicho lugar”. Adicionalmente al decreto presidencial, la UNAM tiene un acuerdo de coordinación con el gobierno del estado de Baja California y la SEMARNAT sobre la administración del Parque, donde la UNAM participa como coadyuvante. En este acuerdo se toma en cuenta también de forma relevante la necesidad e importancia de proteger San Pedro Mártir para las actividades del OAN. Por otro lado, la UNAM en colaboración con el gobierno del estado de Baja California, la comisión nacional de áreas naturales protegidas y la participación de otra entidades, está desarrollando un programa de manejo del Parque que brinde seguridad en la conservación del Parque Nacional y muy en particular garantice las condiciones de operación y desarrollo del OAN a corto y largo plazo.

Actualmente se están iniciando trabajos con el gobierno del estado para crear una legislación sobre alumbrado público, particularmente para las ciudades más cercanas al observatorio, que no por lejanas dejan de ser problemas potenciales futuros, para proteger la oscuridad del cielo de San Pedro Mártir. En otras partes del mundo, ciudades cercanas a observatorios profesionales como son Tucson en Arizona, USA, y La Palma en las islas Canarias, España, ejercen este tipo de protección de ley a los cielos locales. Además del beneficio de protección a nuestro observatorio nacional, una legislación de alumbrado público conlleva ahorros sustanciales en energía eléctrica para los municipios lo que por sí mismo es una acción inteligente en los tiempos que vivimos
A nivel mundial San Pedro Mártir es hoy en día singularmente importante para la investigación astronómica desde la superficie terrestre. Qué pasa si no protegemos San Pedro Mártir adecuadamente. No quedan otros lugares de calidad para mover el OAN dentro del territorio nacional, ni fuera de éste, en un futuro. San Pedro Mártir no tiene reemplazo. El peregrinar del OAN, que inició hace 125 años en el castillo de Chapultepec ha terminado.

Publicado en la
Revista Digital Universitaria