martes, 25 de octubre de 2011

Simulando una lente gravitacional en casa

Uno de los aspectos de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, es que el espacio y el tiempo (vistos como un ente de cuatro dimensiones), se deforman cuando en ellos colocamos una masa [ver vídeos sobre este tema en una entrada sobre COSMOS, en verestrellas]. Cuanto mayor es la masa, mayor es la deformación. Los rayos luminosos, al viajar por ese espacio curvado, también se desviarán de la trayectoria recta al pasar cerca de una gran masa. Por lo que la posición aparente de una estrella lejana va a cambiar respecto a la posición real.


La observación de la posición de las estrellas cercanas al disco solar, en el eclipse total de Sol de 1919, sirvió como prueba de la validez de los postulados de Einstein. A continuación podemos ver una de esas fotos obtenidas durante la expedición de Eddington, en las Islas Príncipe:


Otra predicción de la Teoría de la Relatividad General sería la existencia de lentes gravitacionales. Si los objetos masivos curvan la trayectoria de los rayos luminosos (realmente curvan el espacio), entonces un objeto masivo  (por ejemplo un cuásar) que se encuentre entre nosotros y otro lejano, (por ejemplo una galaxia) curvaría la luz procedente de ella, produciendo un fenómeno similar al de las lentes en óptica. Dependiendo de la configuración espacial, podremos ver varias imágenes del objeto lejano, o también podría generar una imagen aumentada o deformada del mismo.

Aquí podemos ver de lo que estamos hablando. El cuásar 1523 genera una imagen doble de una galaxia lejana.

Efecto de lente gravitacional observado por el telescopio Keck.


Los efectos de lente gravitacional pueden utilizarse para detectar objetos masivos invisibles, como agujeros negros o planetas extrasolares. En la siguiente simulación, podemos ver como un agujero negro provoca la distorsión de la imagen de una galaxia al pasar por delante de ella:


Este fenómeno afecta a toda la radiación electromagnética por igual, por lo que un aspecto importante a tener en cuenta en este tipo de fenómenos, es que no se limitan solo a la luz visible, también se ven afectadas las microondas, las ondas de radio, ... Podemos ver una simulación de una radio galaxia, afectada por una lente gravitacional, aquí.

Veamos un par de ejemplos más:
La cruz de Einstein. Entre la Tierra y un cuásar lejano, situado a 8.000 millones de años luz hay una galaxia que está "solo" a 400 millones de años luz. La gravedad de la galaxia actúa como una lente enorme pero imperfecta que curva los rayos luminosos procedentes del cuásar, produciendo cuatro imágenes que hay en torno a la galaxia. La simetría de la imagen es debida a que la galaxia se encuentra exáctamente entre nosotros y el cuásar lejano.

Imagen de la Cruz de Einstein, tomada por el Hubble.

Agrupación de galaxias Abell 2218: Éste supercúmulo de galáxias, descubierto en 2004 por el telescopio espacial Hubble, se encuentra muy lejano, 3 mil millones de años luz de la Tierra. Sus características hacen que actúe de lente gravitacional, pudiendo ser detectadas galaxias aun más lejanas.



Ahora, vamos a intentar simularlo en casa.

Para hacer este experimento, llenaremos la bañera hasta la mitad más o menos, de agua.  La superficie del agua simulará el espacio. Después de usarla (no vamos a malgastar innecesariamente el agua) y dejar que se repose bien, con cuidado abriremos un poco el grifo para que gotee poco a poco, con esto generaremos los frentes de onda que produce una estrella. A continuación (con mucho cuidado), destaparemos el tapón y ya tendremos nuestro agugero negro. Echad un vistazo al vídeo explicatico.



jueves, 20 de octubre de 2011

Sonido de los meteoros al entrar en la atmósfera.

En el siguiente vídeo, podemos escuchar el sonido que hacen los meteoros al entrar en la atmósfera y desintegrarse. La grabación es del U.S. Air Force Space Surveillance Radar, en Texas.
Un sonido misterioso, de la desintegración y posterior eco de la traza meteórica mientras se desvanece.



¡Alucinante!

viernes, 14 de octubre de 2011

Una vuelta por el espacio

¿Te apuntas a dar una vuelta por el espacio? los astronautas de la ISS lo hacen constantemente, dos vueltas a la Tierra cada tres horas. En este vídeo time-lapse alucinante, tomado desde la ISS, podemos ver en un minuto, las vistas privilegiadas de las que disfrutan los habitantes de la ciudad de las estrellas.
El vuelo comienza en el norte del Océano Pacífico, atraviesa América desde el norte hasta el sur, para concluir sobre la Antártida mientras sale el Sol.
Se adivinan maravillas, bancos de blancas nubes, grandes y pequeñas ciudades iluminadas, hasta nubes plagadas de relámpagos.
Además se aprecia la fina atmósfera terrestre, y si miramos hacia el espacio oscuro, podemos adivinar incluso las constelaciones... ¿quién se apunta a reconocer a Orion?

Fantástico. Sin duda un minuto que sabe a poco y que hay que ver más de una vez para no perderse ningún detalle. Como siempre, si nuestra máquina lo permite, HD y pantalla completa.


martes, 11 de octubre de 2011

Dracónidas 2011. Primeros resultados.

Si estuviste observando la noche del 8 al 9 de octubre, no hace falta que te cuente que tormenta, lo que se entiende por tormenta de meteoros, pues no hubo. Es cierto que la actividad fue bastante más alta que en años anteriores, pero sin alcanzar las tasas que según algunos modelos podrían esperarse.

La observación de vio entorpecida por la presencia de la Luna, en fase bastante avanzada, lo que hizo que se nos "perdieran" bastantes meteoros. Si a esto añadimos las condiciones del lugar de observación (contaminación lumínica en el área metropolitana de Valencia), aún mermaban más el número de estrellas fugaces vistas.

De una observación contínua desde las 19h00m TU hasta las 22h00m TU (dos horas más para horario oficial), en las condiciones de cielo antes descritas, pude contabilizar unos 60 meteoros. La hora de mayor actividad ocurrió entre las 19:45 y las 20:15 TU, según mis observaciones, momento en el cuál se llegaron a poder ver contar varios trazos por minuto.  Con otras condiciones de cielo, el espectáculo tuvo que ser mayor.

En el tema fotos, la cosa estuvo mal, ya que la contaminación lumínica, hace que no se puedan hacer exposiciones muy largas o utilizar sensibilidades muy grandes (tema importante, porque el meteoro ocurre muy rápido y en ese punto, una sensibilidad alta es crucial). En total, hice 584 fotografías, con un tiempo de exposición de 10 segundos cada una, a una sensibilidad de 400. Si aumentaba el tiempo o la sensibilidad, el cielo se "quemaba" muy rápido. Aún así, se puede ver en las fotos que el cielo no queda negro, pero es lo mejor que se podía hacer, dadas las circunstancias. De entre todas las fotos, en un primer estudio, solo he detectado UNA dracónida. La captura es de las 19h25m12s TU, y se puede ver un trazo de meteoro cruzando la constelación de Lyra.

8-octurbe-2011; 19h25m12s TU; EOS 500D f=14mm 10s. ISO400
Incluyo un mapa de la zona del cielo donde se puede ver Lyra y Draco. La circunferencia azul identifica la zona del radiante (de donde parecen venir los meteoros). Se pude comprobar por la trayectoria del trazo, que se trata sin duda de una dracónida.


Veamos una ampliación de la zona de Lyra, para apreciar mejor el meteoro:

jueves, 6 de octubre de 2011

Dracónidas 2011. Una posible tormenta de meteoros.

La noche del 8 al 9 de octubre podría ocurrir un fenómeno astronómico destacadísimo, uno de los más importantes de los últimos años. Nos estamos refiriendo a una tormenta de meteoros. Corresponde a la lluvia meteórica de las Dracónidas. Esta lluvia anual no es especialmente activa, pero de vez en cuando nos sorprende con auténticas tormentas de más de 5000 meteoros por hora. En 1933 tuvo un pico de actividad de 6000 meteoros por hora. Se volvió  a repetir otro pico, de varios miles por hora en el 1946. Las condiciones de observación para 2011, según los últimos cálculos, podrían ser muy favorables desde España, y no hay que desaprovechar la oportunidad de observar este fenómeno. No se sabe si podrá alcanzar las tasas de varios miles de meteoros por hora o si todo quedará en un repunte de actividad de unos 10 meteoros por minuto (cosa nada despreciable, ver una estrella fugaz cada 6 segundos).

Lluvia de meteoros. Leónidas de 2001. [Foto: AP]

Los meteoros (conocidos también como estrellas fugaces), son un fenómeno producido por la entrada en la atmósfera de pequeñas partículas procedentes de la degradación de cometas, asteroides e incluso planetas o naves espaciales. Debido a la altísima velocidad de esas partículas (unos 150.000 km/h), chocan y se desintegran en la atmósfera, produciendo un brillo, que es lo que vemos como un meteoro o estrella fugaz. Una pequeña parte de esas partículas (las mayores), son capaces de darnos grandes espectáculos: son los conocidos como bólidos o bolas de fuego, e incluso pueden llegar a caer a la superficie de la Tierra. En ese caso, los restos son llamados meteoritos.


Como una imagen vale más que mil palabras, en la siguiente foto, tomada desde la ISS, podemos ver una perseida desintegrándose al entrar en la atmósfera:


O esta otra foto de una perseida de 2000, donde se puede apreciar la explosión del meteoro:

Perseida. 12 de agosto de 2000 a las 4h12min53s TU.

Las lluvias de meteoros conocidas (se repiten año tras año en las mismas fechas), están asociadas mayoritariamente a los cometas. Éstos, tras cada aproximación al Sol en sus órbitas, "siembran" el espacio de partículas. Filamentos o "tubos" de partículas que posteriormente la Tierra y el resto de cuerpos celestes interceptan en su camino. Las Dracónidas, están asociadas al cometa 21P/Giacobini-Zinner.

Cometa 21P/Giacobini-Zinner. [Foto: NASA]
La Tierra atravesará varios filamentos de partículas, emitidos por el cometa durante diferentes pasos por el perihelio ocurridos durante el siglo XIX.

Disposición de la órbita de la Tierra (marrón) y los filamentos de partículas emitidas por el cometa, según simulaciones del Dr. Jeremie Vaubaillon (IMCCE). http://www.imcce.fr/en/ephemerides/phenomenes/meteor/DATABASE/Draconids/2011/index.php

Ampliación de la zona central de tránsito de la Tierra entre los diferentes nodos de partículas emitidos por el cometa en sus difernetes pasos por la cercanía solar. Dr. Jeremie Vaubaillon (IMCCE). http://www.imcce.fr/en/ephemerides/phenomenes/meteor/DATABASE/Draconids/2011/index.php

Las horas en las que nuestro planeta atravesará estos filamentos son entre las 19h TU y las 22 h TU del 8 de octubre de 2011,  por lo que sumándole dos horas para el horario oficial en España, habrá que observar la noche del sábado 8 de octubre, desde las 9 hasta las 12.


La geometría de las órbitas de la Tierra y de los filamentos de partículas hace que la velocidad de éstas sea lenta (de unos 75.000 km/h), por lo que producirá meteoros lentos (si los comparamos con las veraniegas Perseidas, por ejemplo). El radiante (zona del cielo de donde parecen provenir los meteoros) se sitúa en la cabeza de la constelación de Draco (de ahí el nombre, claro), muy alta en el cielo a primeras horas de la noche, en dirección nor-oeste.

Mapa de la posición del radiante de las Dracónidas. [Fuente: IMO]


Desgraciadamente, la fase muy avanzada de la Luna restará visibilidad al fenómeno.

Podemos encontrar más información y predicciones actualizadas en:
Esperemos que tengamos cielos despejados, que se cumplan las mejores previsiones y que podamos disfrutar de un gran espectáculo.

Suerte y buena caza.

miércoles, 5 de octubre de 2011

Nobel de Física para el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo

El Premio Nobel de Física 2011, ha recaído en tres astrofísicos estadounidenses que descubrieron, mediante la observación de supernovas de tipo Ia, que el Universo se expande de forma acelerada.
La mitad del premio ha sido para Saul Perlmutter (Supernova Cosmology Project, LBNL y Universidad de California, en Berkeley), nacido en 1959, y la otra mitad a partes iguales para Brian P. Schmidt (High-z Supernova Search Team, Universidad Nacional de Australia), nacido en 1967, y Adam G. Riess (High-z Supernova Search Team, Universidad de Johns Hopkins), nacido en 1969.

Saul Permutter, Adam Riess y Brian P. Schmidt. | AP / Efe

La investigación llevada a cabo por los dos equipos desde finales de los años 80 y principios de los 90 del pasado siglo, llegaron a la conclusión (de manera independiente) en 1998 de que el Universo se expande, pero de una manera acelerada.
Este hecho es de una gran relevancia cosmológica, ya que estaba claro que el Universo se expandía tras el Big Bang, pero no de esa manera acelerada. Hasta este fascinante decubrimiento, lo que se andaba buscando eran mediciones de calidad, para ver como descendía la velocidad de expansión con el tiempo y así poder discernir si el Universo se expandiría por siempre (no habría suficiente materia para frenarlo) o si por el contrario sería cerrado y se invertiría el movimiento para colapsar de nuevo en un Big Crunch. En todo éste proceso, se suponía que solo la gravedad estaba actuando, y que por tanto, habría que discernir si la cantidad de materia del Universo sería suficiente para frenar la expansión o no.
Para poder establecer bien esas velocidades de expansión, los investigadores estudiaron unas 50 explosiones de supernovas de tipo Ia.


Supernova 1994D en la galaxia NGC 4526. [Imagen: Hubble]
Estas supernovas estan producidas en sistemas estelares dobles, donde una de las dos estrellas es una enana blanca que va "robando" materia de su estrella compañera, hasta alcanzar una masa crítica que le hace estallar como supernova. Su característica principal es que emiten siempre la misma luminosidad.


Por tanto, si podemos ver supernovas de este tipo en diferentes galaxias, midiendo la magnitud aparente y como la magnitud absoluta es conocida (recordemos que siempre tienen la misma luminosidad), podemos obtener la distancia a la que se encuentran dichas galaxias.  A continuación, estudiando el corrimiento al rojo del espectro, podemos calcular la velocidad de recesión de esa galaxia. Y ya tenemos los dos datos importantes: distancia y velocidad de expansión:

Calibración proyecto Calán/Tololo. 1996.

Eje x: corrimiento al rojo. Eje y: magnitud aparente.

Restricciones a los modelos cosmológicos.

Al hacer los cálculos fue cuando se descubrió la sorpresa. ¡El Universo se está expandiendo de manera acelerada! La conclusión era que, además de la gravedad, debía estar actuando otra fuerza desconocida, de manera "repulsiva" entre las galaxias (todos pensaron en Einstein y su constante cosmológica...). Fue bautizada como energía oscura.


Nadie sabe lo que es, solo se sabe que ese algo está acelerando la expansión cósmica y a ese algo se le ha bautizado como energía oscura. Gran número de estudios cosmológicos han verificado la hipótesis de la energía oscura, que parece una hipótesis robusta, aunque nadie sepa realmente qué es.
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