Astronomía

¿Cuánto más claras son las estrellas en la órbita terrestre?

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Cuando era niño, recuerdo que mis padres iban a acampar en California y, al salir del coche, me asombró el grosor de la Vía Láctea y la cantidad de estrellas en todas partes. Siempre me he preguntado cuánto más claro podría ser. ¿Qué porcentaje de la luz visible de las estrellas es absorbida por toda la atmósfera terrestre en los lugares más claros de la Tierra? ¿Estamos tomando alrededor de un pequeño porcentaje o quizás una cantidad significativa?


Varía.

Los mejores sitios astronómicos tienen una extinción de banda visual de 0.1 mag, lo que significa que solo $ sim 10 $ por ciento de la luz se absorbe / dispersa en la atmósfera.

En sitios polvorientos, con smog o contaminados, esto puede alcanzar fácilmente una magnitud de extinción, lo que significa que el 60 por ciento de la luz se dispersa.

Estos números son por masa de aire - lo que significa mirar directamente al cenit. En altitudes más bajas, la cifra de extinción de la línea de base se multiplicaría por $ sec z $ donde $ z $ es el ángulo desde el cenit.

Esta cantidad de absorción no parece una gran diferencia, pero lo que significa es que una gran cantidad de estrellas adicionales se vuelven visibles, porque en términos generales, obtienes un factor de dos de aumento en la cantidad de estrellas por cada 0.5 magnitudes más profundas. puedes ver, y creo que eso es lo más sorprendente de ir a un sitio astronómico claro y oscuro.

Por lo tanto, no habría mucho de una mejora yendo al espacio sobre los mejores sitios astronómicos (en la banda visible), al menos no debido a la disminución de la extinción. También escapas de la contaminación lumínica, que es un efecto diferente. Con la contaminación lumínica se debe al hecho de que el cielo de fondo se vuelve demasiado brillante para que el ojo pueda captar las estrellas más débiles. [Como señala Carl Witthoft, es un juego de pelota diferente en otras longitudes de onda porque la atmósfera es significativamente más opaca a las longitudes de onda UV, rayos X e IR].

¡Otra cosa a considerar es lo que estás respirando! La falta de oxígeno puede dificultar la agudeza visual. http://navyaviation.tpub.com/14020/css/Effects-Of-Hypoxia-141.htm


Cuatro exoplanetas podrían orbitar una estrella similar al Sol

Por: Monica Young 15 de agosto de 2017 1

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Los astrónomos han utilizado una técnica innovadora para descubrir cuatro candidatos a exoplanetas del tamaño de una súper Tierra que orbitan alrededor de Tau Ceti, una estrella similar al Sol a 12 años luz de distancia.

Esta ilustración compara los cuatro planetas detectados alrededor de la estrella cercana Tau Ceti (arriba) y los planetas internos de nuestro sistema solar (abajo).
F. Feng (Universidad de Hertfordshire, Reino Unido)

Cuando unos pocos exoplanetas fueron descubiertos por primera vez en la década de 1990, los equipos compitieron para medir las oscilaciones de las estrellas cercanas, inducidas por los tirones gravitacionales de los planetas en órbita. Una estrella velocidad radial (su movimiento hacia o lejos de la Tierra) se puede medir por su espectro, donde el efecto Doppler cambiará las líneas espectrales a medida que la estrella se bambolea. Cuanto más pequeño es el bamboleo, más pequeño es el cambio, y más pequeño es el planeta que tira.

Ahora, los astrónomos están probando los límites de lo que puede lograr este método de búsqueda de planetas.

Inicialmente, el proceso de descubrimiento de exoplanetas era relativamente sencillo, aunque requería mucho tiempo y un uso intensivo de telescopios. Un Júpiter caliente en una órbita estrecha induce una gran oscilación en su estrella, moviéndola hacia adelante y hacia atrás varios metros por segundo durante un período de días, generando una señal clara y regular. Pero si los astrónomos quieren detectar un planeta del tamaño de la Tierra a una distancia similar a la de la Tierra de su estrella, necesitarán mediciones de velocidad radial mucho más sensibles, alrededor de 0,1 m / s. Y las cosas se complican cuando los astrónomos comienzan a alcanzar menos de 1 m / s. Es fácil confundir los movimientos en la superficie de una estrella con el movimiento de la propia estrella o con las señales internas generadas por el propio instrumento. La señal de un planeta pequeño puede perderse en el ruido.

Fabo Feng (Universidad de Hertfordshire, Reino Unido) y sus colegas están adoptando un nuevo enfoque para las mediciones de velocidad radial, profundizando en el ruido para obtener señales inducidas por planetas. El equipo examinó más de 9.000 mediciones espectroscópicas de la estrella recogidas con el instrumento HARPS (High-Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), un espectrógrafo instalado en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral en el Observatorio La Silla en Chile.

Cuando el equipo eliminó todas las fuentes conocidas de ruido de los espectros de la estrella, quedaron cuatro señales regulares. Los planetas candidatos se denominan Tau Ceti e, f, gy h. Dos de los candidatos ya habían sido sospechosos en un estudio anterior, mientras que otros dos (gyh, con órbitas estrechas de 20 y 49 días) son hallazgos completamente nuevos. La velocidad radial que estos planetas inducen en su estrella es tan baja como 0,3 m / s; en otras palabras, el instrumento casi, pero no del todo, ha alcanzado la capacidad de encontrar un planeta del tamaño de la Tierra en una órbita similar a la de la Tierra.

"Nos dimos cuenta de que podíamos ver cómo la actividad de la estrella difería en diferentes longitudes de onda y usar esa información para separar esta actividad de las señales de los planetas", dijo Mikko Tuomi (Universidad de Hertfordshire, Reino Unido). "No importa cómo miremos la estrella, parece que hay al menos cuatro planetas rocosos orbitando".

Los resultados se publicarán en el Diario astronómico (texto completo aquí).

Paul Robertson (Penn State), que no participó en el estudio, encontró el método intrigante. “Independientemente de si los cuatro candidatos superan la prueba del tiempo, este trabajo representa un esfuerzo importante para avanzar en nuestra capacidad de distinguir los planetas auténticos del ruido astrofísico e instrumental”, dice.

Las estrellas enanas rojas más frías y más pequeñas se han convertido en el objetivo de muchas búsquedas de nuevos planetas por su proximidad a la Tierra, pero tales estrellas son propensas a destellos y microdescendientes de alta energía que podrían poner en peligro la vida en los planetas circundantes. Tau Ceti es la estrella única similar al Sol más cercana y no exhibe mucha actividad de alta energía. Sin embargo, Tau Ceti tiene 10 veces más cometas y asteroides que se encuentran en nuestro sistema solar, por lo que la posibilidad de impactos podría ser considerablemente mayor para los planetas Tau Ceti que en la Tierra. Aún así, sigue siendo un objetivo popular para las búsquedas SETI.

Dos de los planetas de la estrella, Tau Ceti e yf, orbitan en la zona habitable. Eso significa que, si los planetas tenían superficies sólidas, están a la distancia correcta de la estrella para que exista agua líquida en sus superficies. Los planetas tienen masas por lo menos 4 veces la masa de la Tierra, por lo que no está claro si son más como super-Tierras sólidas o mini-Neptunes gaseosos. Los tamaños del planeta aún se desconocen, por lo que las mediciones futuras serán clave para determinar la composición de los planetas.


Los astrónomos descubren un 'planeta pi' del tamaño de la Tierra con una órbita de 3,14 días

Los científicos del MIT y otros lugares han descubierto un planeta del tamaño de la Tierra que gira alrededor de su estrella cada 3,14 días. Crédito: NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle, Christine Daniloff, MIT

En una deliciosa alineación de la astronomía y las matemáticas, los científicos del MIT y otros lugares han descubierto una "Tierra pi", un planeta del tamaño de la Tierra que gira alrededor de su estrella cada 3,14 días, en una órbita que recuerda a la constante matemática universal.

Los investigadores descubrieron señales del planeta en datos tomados en 2017 por la misión K2 del Telescopio Espacial Kepler de la NASA. Al concentrarse en el sistema a principios de este año con SPECULOOS, una red de telescopios terrestres, el equipo confirmó que las señales eran de un planeta que orbitaba su estrella. Y, de hecho, el planeta todavía parece estar dando vueltas a su estrella hoy, con un período similar a pi, cada 3,14 días.

"El planeta se mueve como un reloj", dice Prajwal Niraula, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT, quien es el autor principal de un artículo publicado hoy en la Diario astronómico, titulado: "π Tierra: un planeta del tamaño de la Tierra de 3,14 días de la cocina de K2 servido caliente por el equipo de SPECULOOS".

"Todo el mundo necesita un poco de diversión en estos días", dice el coautor Julien de Wit, tanto del título del artículo como del descubrimiento del planeta pi en sí.

El nuevo planeta está etiquetado como K2-315b, es el sistema planetario número 315 descubierto dentro de los datos de K2, a solo un sistema de un lugar aún más fortuito en la lista.

Los investigadores estiman que K2-315b tiene un radio de 0,95 que el de la Tierra, lo que lo hace casi del tamaño de la Tierra. Orbita una estrella fría de baja masa que tiene aproximadamente una quinta parte del tamaño del sol. El planeta gira alrededor de su estrella cada 3,14 días, a una velocidad vertiginosa de 81 kilómetros por segundo, o unas 181.000 millas por hora.

Si bien su masa aún no se ha determinado, los científicos sospechan que K2-315b es terrestre, como la Tierra. Pero es probable que el planeta pi no sea habitable, ya que su estrecha órbita acerca al planeta lo suficiente a su estrella como para calentar su superficie hasta 450 kelvins, o alrededor de 350 grados Fahrenheit, perfecto, como resulta, para hornear pasteles reales.

"Esto sería demasiado caliente para ser habitable en el entendimiento común de la frase", dice Niraula, quien agrega que la emoción alrededor de este planeta en particular, además de sus asociaciones con la constante matemática pi, es que puede resultar un candidato prometedor para estudiando las características de su atmósfera.

"Ahora sabemos que podemos minar y extraer planetas a partir de datos de archivo, y es de esperar que no queden planetas, especialmente estos realmente importantes que tienen un alto impacto", dice de Wit, profesor asistente de EAPS, y un miembro del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.

Los coautores del MIT de Niraula y de Wit incluyen a Benjamin Rackham y Artem Burdanov, junto con un equipo de colaboradores internacionales.

Los investigadores son miembros de SPECULOOS, un acrónimo de The Search for Habitable Planets EClipsing ULtra-COOl Stars, y el nombre de una red de cuatro telescopios de 1 metro en el desierto de Atacama de Chile, que escanean el cielo en todo el hemisferio sur. Más recientemente, la red agregó un quinto telescopio, que es el primero en ubicarse en el hemisferio norte, llamado Artemis, un proyecto que fue encabezado por investigadores del MIT.

Los telescopios SPECULOOS están diseñados para buscar planetas similares a la Tierra alrededor de enanas ultra frías cercanas: estrellas pequeñas y tenues que ofrecen a los astrónomos una mejor oportunidad de detectar un planeta en órbita y caracterizar su atmósfera, ya que estas estrellas carecen del resplandor de estrellas mucho más grandes y brillantes. .

"Estas enanas ultrafrías están esparcidas por todo el cielo", dice Burdanov. "Las encuestas terrestres dirigidas como SPECULOOS son útiles porque podemos observar estos enanos ultrafríos uno por uno".

En particular, los astrónomos observan estrellas individuales en busca de signos de tránsitos, o caídas periódicas en la luz de una estrella, que indican un posible planeta que se cruza frente a la estrella y bloquea brevemente su luz.

A principios de este año, Niraula se encontró con una enana fría, ligeramente más cálida que el umbral comúnmente aceptado para una enana ultrafría, en los datos recopilados por la campaña K2, la segunda misión de observación del Telescopio Espacial Kepler, que monitoreaba astillas del cielo mientras la nave espacial orbitaba alrededor el sol.

Durante varios meses en 2017, el telescopio Kepler observó una parte del cielo que incluía la enana fría, etiquetada en los datos de K2 como EPIC 249631677. Niraula examinó este período y encontró alrededor de 20 caídas a la luz de esta estrella, que parecía repita cada 3,14 días.

El equipo analizó las señales, probando diferentes escenarios astrofísicos potenciales para su origen, y confirmó que las señales eran probablemente de un planeta en tránsito y no un producto de algunos otros fenómenos, como un sistema binario de dos estrellas en espiral.

Luego, los investigadores planearon observar más de cerca la estrella y su planeta en órbita con SPECULOOS. Pero primero, tenían que identificar una ventana de tiempo en la que estarían seguros de tomar un tránsito.

"Definir la mejor noche para realizar un seguimiento desde el suelo es un poco complicado", dice Rackham, quien desarrolló un algoritmo de pronóstico para predecir cuándo podría ocurrir un tránsito. "Incluso cuando ve esta señal de 3,14 días en los datos de K2, hay una incertidumbre en eso, que se suma a cada órbita".

Con el algoritmo de pronóstico de Rackham, el grupo se redujo en varias noches en febrero de 2020 durante las cuales era probable que vieran el planeta cruzando frente a su estrella. Luego apuntaron los telescopios de SPECULOOS en la dirección de la estrella y pudieron ver tres tránsitos claros: dos con los telescopios del hemisferio sur de la red y el tercero desde Artemis, en el hemisferio norte.

Los investigadores dicen que el nuevo planeta pi puede ser un candidato prometedor para seguir con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), para ver detalles de la atmósfera del planeta. Por ahora, el equipo está buscando en otros conjuntos de datos, como los de la misión TESS de la NASA, y también está observando directamente los cielos con Artemis y el resto de la red SPECULOOS, en busca de signos de planetas similares a la Tierra.

"Habrá planetas más interesantes en el futuro, justo a tiempo para JWST, un telescopio diseñado para sondear la atmósfera de estos mundos alienígenas", dice Niraula. "Con mejores algoritmos, es de esperar que algún día podamos buscar planetas más pequeños, incluso tan pequeños como Marte".


¿Por qué cambian las estrellas con cada estación?

La verdadera rotación de la Tierra es de hecho cada 23 horas, 56 minutos y 4 segundos, no 24 horas. ¡Esta es la rotación relativa a las estrellas, no al Sol! A esto lo llamamos el Rotación Sideral. Como comparación, Earth & # 8217s Día solar & # 8211 la rotación relativa al Sol, es de 24 horas. ¡Eso es casi una diferencia de cuatro minutos! Puede que no parezca mucho, pero es esta diferencia la que mantiene intactos nuestros días solares y asegura que todos los días alrededor del mediodía, el Sol está cruzando el meridiano.

En esta imagen, la ubicación donde el Sol cruza el meridiano (mediodía local) está representada por la línea de la Tierra al Sol, mientras que el punto donde la Tierra realiza una rotación completa está representado por el Punto A. A medida que la Tierra se mueve hacia arriba en su órbita y hace una rotación completa, completa su rotación en 23 horas 56 minutos, sin embargo, como puede ver, el punto A no está apuntando al Sol todavía. Aún quedan unos 4 minutos antes del mediodía local. Solo después de esos cuatro minutos se produce el mediodía local y, al mismo tiempo, ¡la Tierra ya está en cuatro minutos en su próxima rotación!

Pero entonces, ¿por qué cambian las estrellas después de unos meses?

Verá, como la rotación sideral es relativa a las estrellas, eso significa que cada vez que la Tierra completa una rotación, se alinea directamente con una estrella fija en el cielo. ¡Puedes observar esto con cualquier estrella en el cielo!

La forma más fácil de hacerlo es elegir una estrella brillante por la noche y usar la línea del meridiano como punto de referencia para cuando la Tierra haya completado su rotación, aunque puede usar cualquier punto que desee.

Supongamos que elige una estrella que cruza la línea del meridiano a las 9:00. Salga al día siguiente y observe la misma estrella cruzando la línea del meridiano, ¿qué nota? La misma estrella ha cruzado el meridiano a las 8:56, cuatro minutos más rápido. Salga al día siguiente y verá que la misma estrella ha cruzado el meridiano a las 8:52.

Ahora, ¿qué pasa si te enfocas en la misma posición de estrella & # 8217s a las 9:00? notas que con cada día a las 9:00, la estrella se desplaza un poco hacia el oeste, y dependiendo de qué tan al norte o al sur esté la posición de la estrella, definitivamente notas que después de unos meses, pasa de una manera completamente diferente. mancha en el cielo, o ha desaparecido bajo el horizonte. ¡A estas alturas, también notarás que las estrellas de arriba son diferentes a las que recuerdas de hace unos meses!

Debido a que la rotación sidérea de la Tierra es cuatro minutos más rápida que un reloj solar estándar, eso significa que las estrellas cambian gradualmente todos los días y, después de unos meses, aparecen nuevas estrellas mientras otras comienzan a ponerse por debajo del horizonte.

Entonces, ¿por qué tenemos estrellas de invierno y estrellas de verano?

A medida que la Tierra completa su órbita, el lado nocturno se enfrenta a diferentes constelaciones. Las constelaciones reciben su categoría estacional en función de su visibilidad en las horas de la tarde después de la puesta del sol.

Como puede ver, las estrellas de estaciones opuestas están representadas por sus grupos en rojo o azul. Hoy, el lado nocturno enfrenta al grupo & # 8220red & # 8221, pero en 6 meses, el lado nocturno enfrenta al grupo & # 8220blue & # 8221.

La posición del Sol entre las estrellas fijas parece cambiar día a día debido a la órbita de la Tierra. Tomemos diciembre, por ejemplo, ya que el Sol está frente a las constelaciones que vemos en junio.

La constelación de Orión es visible toda la noche de diciembre, ya que está directamente opuesta al Sol en comparación con la Tierra. Pero en junio, el Sol estará frente a ese sector del cielo, por lo que le será imposible ver a Orión en la noche porque & # 8217 está perdido en el sol & # 8217s resplandor.

Pero espera & # 8230 ¡Vi una constelación de invierno en el cielo durante agosto!

En cualquier noche dada debido a la rotación de la Tierra & # 8217s, puedes ver hasta la MITAD de las estrellas, por valor de seis meses & # 8217s, visibles desde la tierra durante la noche & # 8211s la otra mitad se pierde en el Sol & # 8217s resplandor durante el día. Después de la puesta del sol, mientras ve sus estrellas estacionales en el cielo durante las horas de la noche, también ve las estrellas de la configuración de la temporada anterior en el oeste. A medida que avanza la noche, las estrellas que ves por la noche comienzan a ponerse después de la medianoche, y las estrellas de la próxima temporada son visibles en el cielo. Cuando la noche termina y el Sol está a punto de salir, ¡comienzas a ver estrellas que el lado nocturno de la Tierra estará directamente enfrentado en 6 meses!

Por ejemplo, en abril, puede ver la puesta de Orión en el oeste después de la puesta del sol, lo que significa que el invierno ha terminado y la primavera está aquí. En mayo, Orión comienza a perderse en el resplandor del sol, y durante los meses de mayo, junio y la mayor parte de julio, Orión no se puede ver de noche debido a su posición cerca del sol. Desde finales de julio hasta agosto, el Sol se ha alejado lo suficiente de Orión como para que puedas empezar a verlo salir por el este durante las primeras horas de la mañana, justo antes del amanecer.

¡Así que no se sorprenda de ver las constelaciones de otoño e invierno en el cielo mientras observa la lluvia de meteoritos de las Perseidas en agosto!


Nuevo láser para ayudar a limpiar el cielo de desechos espaciales

Investigadores de la Universidad Nacional de Australia (ANU) han aprovechado una técnica que ayuda a los telescopios a ver objetos en el cielo nocturno con mayor claridad para luchar contra desechos espaciales peligrosos y costosos.

"La óptica adaptativa es como eliminar el brillo de las estrellas".

El trabajo de los investigadores en óptica adaptativa, que elimina la neblina causada por las turbulencias en la atmósfera, se ha aplicado a un nuevo láser & # 8216guide star & # 8217 para identificar, rastrear y mover de forma segura los desechos espaciales.

Los desechos espaciales son una gran amenaza para los 700.000 millones de dólares de infraestructura espacial que prestan servicios vitales en todo el mundo todos los días. Con óptica adaptativa de estrella guía láser, esta infraestructura ahora tiene una nueva línea de defensa.

La óptica que enfoca y dirige el láser de la estrella guía ha sido desarrollada por los investigadores de ANU con colegas de Electro Optic Systems (EOS), RMIT University, Japón y los EE. UU. Como parte del Space Environment Research Center (SERC).

En esta imagen, la científica de instrumentos de ANU Celine d & # 8217Orgeville se encuentra frente al telescopio EOS de 1.8 metros en el Observatorio Mount Stromlo, donde su imagen se refleja una cantidad infinita de veces por los dos espejos del telescopio. Crédito: Universidad Nacional de Australia

Ahora, EOS comercializará la nueva tecnología láser de estrella guía, que también podría incorporarse en kits de herramientas para permitir comunicaciones satelitales de tierra a espacio de gran ancho de banda.

Los rayos láser utilizados para rastrear basura espacial utilizan luz infrarroja y no son visibles. Por el contrario, el nuevo láser de estrella guía, que está montado en un telescopio, propaga un rayo naranja visible hacia el cielo nocturno para crear una estrella artificial que se puede utilizar para medir con precisión la distorsión de la luz entre la Tierra y el espacio.

Esta luz naranja guía permite que la óptica adaptativa agudice las imágenes de los desechos espaciales. También puede guiar un segundo rayo láser infrarrojo más potente a través de la atmósfera para rastrear con precisión los desechos espaciales o incluso moverlos de forma segura fuera de órbita para evitar colisiones con otros desechos y eventualmente quemarse en la atmósfera.

La investigadora principal, la profesora Celine D & # 8217 Orgeville de ANU, dice que la óptica adaptativa es como & # 8220 eliminar el brillo de las estrellas & # 8221.

& # 8220Pero eso & # 8217 es algo bueno, & # 8221 el profesor D & # 8217Orgeville.

& # 8220Sin óptica adaptativa, un telescopio ve un objeto en el espacio como una gota de luz. Esto se debe a que nuestra atmósfera distorsiona la luz que viaja entre la Tierra y esos objetos.

& # 8220Pero con la óptica adaptativa, estos objetos se vuelven más fáciles de ver y sus imágenes se vuelven mucho más nítidas. Esencialmente, la óptica adaptativa corta la distorsión en nuestra atmósfera, asegurándose de que podamos ver claramente las increíbles imágenes que capturan nuestros poderosos telescopios.

& # 8220 Esto incluye objetos pequeños hechos por humanos, como satélites meteorológicos y de comunicación o basura espacial.

& # 8220Eso & # 8217s por qué este desarrollo es un avance tan importante cuando se trata de nuestros esfuerzos para despejar nuestros cielos nocturnos del desorden cada vez mayor de desechos espaciales. & # 8221

El láser de estrella guía EOS y los sistemas de óptica adaptativa ANU se encuentran en el Observatorio ANU Mount Stromlo en Canberra, Australia.

Los investigadores de ANU ahora trabajarán con EOS para probar la nueva tecnología y aplicarla a una variedad de otras aplicaciones, incluidas las comunicaciones láser entre la Tierra y el espacio.

Es un avance emocionante que ayudará a salvaguardar la amplia gama de aplicaciones vitales de la tecnología espacial en el siglo XXI.

La investigación fue financiada por el Programa del Centro de Investigación Cooperativa del Gobierno Australiano, EOS, ANU, la Universidad RMIT y socios en Japón y EE. UU.


Muestra de preguntas: distancia en el espacio, tierra cambiante y órbita n. ° 039 y estrellas de diferentes tamaños

Esta semana descubrimos la distancia entre Betelgeuse y Bellatrex, cómo los astrónomos miden la distancia entre los objetos, la posibilidad de que un objeto pueda alterar la órbita de la Tierra y la razón de los diferentes tamaños de estrellas. Si tiene una pregunta para el equipo de Astronomy Cast, envíela por correo electrónico a [email protected] e intentaremos abordarla para un programa futuro. Incluya su ubicación y una forma de pronunciar su nombre.

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Distancia entre Betelgeuse y Bellatrex

¿Podría un objeto que atraviese nuestro sistema solar cambiar la órbita de la Tierra?

¿Por qué hay estrellas de distintos tamaños?

¿Qué es lo que más entusiasma a Pamela y Fraser en cuestiones sobresalientes de astronomía?


La popular historia de creación de la astronomía es incorrecta

En los primeros años del siglo XVII, Johannes Kepler argumentó que el universo contenía miles de cuerpos poderosos, cuerpos tan enormes que ellos mismos podrían ser universos. Estos cuerpos gigantes, dijo Kepler, atestiguaban el inmenso poder y los gustos personales de un Dios Creador omnipotente. Los cuerpos gigantes eran las estrellas, y estaban dispuestos alrededor del sol, el cuerpo central comparativamente pequeño del universo, orbitado por su séquito de planetas aún más pequeños.

Esta extraña visión del universo sostenida por Kepler, el astrónomo innovador que preparó el escenario para Isaac Newton y el advenimiento de la física moderna al liberar a la astronomía de los círculos perfectos de Aristóteles y resolver la naturaleza elíptica del movimiento orbital, fue sostenida por varios de los primeros partidarios de Nicolás Copérnico y su teoría heliocéntrica ("centrada en el sol"). El punto de vista de Kepler era el punto de vista que la ciencia —observaciones repetibles de las estrellas y análisis matemático riguroso de los datos obtenidos de esas observaciones— exigía. También fue el talón de Aquiles de la teoría copernicana. Los astrónomos que sostuvieron que la Tierra está inmóvil, en el centro del universo, atacaron a las estrellas gigantes como un absurdo, inventado por los copernicanos para hacer que su teoría favorita se ajustara a los datos. La historia de esta visión del universo de “estrellas gigantes” ha sido casi olvidada.

Clase de Spinning: Estas ilustraciones son manifestaciones del efecto Coriolis, una fuerza que actúa sobre casi cualquier cosa que se mueva sobre la superficie de una esfera giratoria. Fueron dibujados por el jesuita del siglo XVII, Claude Francis Milliet Dechales, quien los usó como parte de un argumento contra el movimiento de la Tierra. La ilustración de la izquierda muestra una bola (F) que se deja caer desde una torre. Si la Tierra no gira, la bola simplemente cae de F a G. Si la Tierra gira, debido a que la parte superior de la torre está más lejos del centro de la Tierra que la parte inferior, la parte superior se moverá más lejos durante la caída de la bola y la # 8217s. que la parte inferior: la parte superior termina en H, mientras que la parte inferior termina en I.Entonces, la pelota, que se mueve a la velocidad de la parte superior cuando se suelta, ganó & # 8217t aterrizará en I, pero en el punto L. no caerá directamente al fondo de la torre en una Tierra en rotación. La ilustración de la derecha es la misma idea, pero para un proyectil. Un cañón dispara a un objetivo al norte. Si la Tierra no gira, la bola vuela directamente para golpear el punto al que apunta el cañón. Si la Tierra está girando, entonces el cañón, al estar más cerca del ecuador que el objetivo, se mueve hacia la derecha más rápido que el objetivo, al igual que la bola que sale del cañón. Entonces, la pelota no golpea la marca, sino que va hacia la derecha y falla. En cualquier caso, la rotación de la Tierra debe ser detectable. El argumento era que, dado que la desviación no era detectable, la Tierra no debía girar. Los anti-copernicanos tenían toda la razón. Pero detectar los efectos resultó ser mucho más complicado de lo que parecía en ese momento.

Eso es desafortunado. La historia de Kepler y las estrellas gigantes ilustra un robusto dinamismo presente en la ciencia desde su nacimiento. Ese dinamismo contrasta con los relatos habituales que se nos cuentan sobre el nacimiento de la ciencia, relatos que retratan los debates en torno a la teoría copernicana como ocasiones en las que la ciencia fue reprimida por poderosos poderes establecidos. Las historias de represión científica, más que el dinamismo científico, no han servido bien a la ciencia. La historia de las estrellas gigantes lo hace.

Johannes Kepler expuso sus ideas sobre las estrellas gigantes en un libro que escribió en 1606 llamado De Stella Nova o En la nueva estrella. El libro trataba de un estrella nueva, una nueva estrella que simplemente apareció por un tiempo en el cielo en 1604. Según Kepler, la nova superó a todas las demás estrellas, rivalizando incluso con Sirio, la más brillante de todas las estrellas que adornan regularmente el cielo nocturno. En En la nueva estrella, Kepler abordó el tamaño de la nova, concluyendo que su circunferencia excedía sustancialmente la de la órbita de Saturno (el planeta más distante conocido en ese momento). Sirio era igualmente enorme, e incluso las estrellas más pequeñas eran más grandes que la órbita de la Tierra.

Las estrellas eran de hecho del tamaño de universos. El antiguo jefe de Kepler, Tycho Brahe, había propuesto una teoría del universo que tomó prestada de Copérnico, pero que mantuvo a la Tierra fija en su lugar en el centro del universo. Antes de su muerte en 1601, Brahe había sido la “Gran Ciencia” de su época, con un gran observatorio, los mejores instrumentos, muchos asistentes de primer nivel (como Kepler), su propia operación editorial y mucho dinero. El sol, la luna y las estrellas rodeaban la Tierra inmóvil en la teoría geocéntrica ("centrada en la Tierra") de Brahe, mientras que los planetas giraban en torno al sol. Las estrellas estaban ubicadas un poco más allá de Saturno, marcando el borde del universo observable. Los tamaños de Kepler para la nova y Sirius eran más grandes que todo el universo de Brahe, mientras que sus tamaños para muchas otras estrellas eran comparables a ese universo.

Un astrónomo que creía en Copérnico y creía en las matemáticas, simplemente tenía que creer que todas las estrellas eran enormes.

¿Por qué diría Kepler que las estrellas tienen el tamaño de un universo? Porque los datos decían que sí, al menos si la teoría heliocéntrica era correcta. En esa teoría, la Tierra gira alrededor del sol anualmente. Entonces, si en un momento del año se está moviendo hacia una determinada estrella, seis meses después se alejará de esa misma estrella. Podríamos esperar ver algunas estrellas que se vuelven más brillantes a lo largo de la primavera debido a que la Tierra se acerca a ellas y luego se vuelven más tenues durante el otoño. Hay un nombre para este tipo de efecto: paralaje. Pero nadie pudo ver ningún paralaje. Copérnico tenía una explicación para esto: la órbita de la Tierra debe ser como un punto diminuto en comparación con la distancia a las estrellas. La órbita de la Tierra tenía un tamaño insignificante en lo que respecta a las estrellas, y el movimiento de la Tierra era, de hecho, insignificante. Como había dicho Copérnico, "que no existan tales apariciones [de paralaje] entre las estrellas fijas argumenta que están a una altura inmensa, lo que hace que el círculo del movimiento anual [de la Tierra] o su imagen desaparezcan".

Un problema radica en este tamaño insignificante y esta inmensa distancia. Las personas que tienen buena visión y miran hacia el cielo verán las estrellas como pequeños puntos redondos, con tamaños aparentes pequeños pero medibles. Los astrónomos que se remontan a Ptolomeo durante el siglo II habían determinado que los puntos estelares más prominentes miden en algún lugar en el rango de una décima a una vigésima parte del diámetro que parece tener la luna redonda. En En la nueva estrella, Kepler dijo que las estrellas brillantes miden una décima parte del diámetro de la luna, Sirius un poco más. El problema es que una estrella que parece una décima parte del diámetro de la luna cuando se ve en el cielo tendría una décima parte del diámetro físico real de la luna solo si estuviera a la misma distancia de nosotros que la luna. Pero las estrellas están más distantes que la luna. Si esa estrella estuviera entonces 10 veces más distante que la luna, su tamaño real sería el mismo que el de la luna; solo aparecería una décima parte del tamaño de la luna debido a la mayor distancia. Si esa estrella estuviera 100 veces más distante, su diámetro real sería 100 veces mayor que el de la luna. Si estuviera 1.000 veces más lejos que la luna, su tamaño real sería 1.000 veces mayor.

El botánico que desafió a Stalin

En 1913, el biólogo ruso Nikolai Vavilov, de 26 años, fue al Instituto Hortícola John Innes para estudiar a los pies del legendario genetista William Bateson. Mientras estuvo allí, Vavilov asistió a conferencias en la cercana Universidad de Cambridge y, a menudo, se le podía ver paseando en bicicleta. LEE MAS

¿Y si esa estrella, que parece tener una décima parte del diámetro de la luna, estuviera a la distancia que requería la teoría copernicana para que no hubiera paralaje detectable? Esa estrella sería, dijo Kepler, tan grande como la órbita de Saturno. Y hasta la última estrella visible en el cielo sería al menos tan grande como la órbita de la Tierra. Incluso las estrellas más pequeñas serían órdenes de magnitud más grandes que el sol. Esto puede parecernos extraño hoy en día, porque sabemos ahora que las estrellas vienen en muchos tamaños, y aunque muy pocas son más grandes que la órbita de la Tierra (la estrella Betelgeuse en Orión es un ejemplo destacado), la gran mayoría son "enanas rojas" que son superados por el sol. Sin embargo, en la época de Kepler esto era una simple cuestión de observación, medición y matemáticas, la materia ordinaria de la ciencia. Un astrónomo de esa época que creía en Copérnico, creía en los datos de medición y creía en las matemáticas, simplemente tenía que creer que todas las estrellas eran enormes. (Más sobre dónde se equivocaron, en un momento).

The case for huge stars was so solid that the details regarding the measurements of them did not matter. Johann Georg Locher and his mentor Christoph Scheiner would neatly summarize the giant stars problem in their 1614 astronomy book Disquisitiones Mathematicae o Mathematical Disquisitions. They wrote that in the Copernican theory the Earth’s orbit is like a point within the universe of stars but the stars, having measurable sizes, are larger than points therefore, in a Copernican universe every star must be larger than Earth’s orbit, and of course vastly larger than the sun itself.

We should not be surprised that people see in scientific murkiness the hand of conspiratorial establishments.

Because of the giant stars, Locher and Scheiner rejected the Copernican theory, and backed Brahe’s theory. That theory was compatible with the latest telescopic discoveries, such as the phases of Venus that showed it to circle the sun. In Brahe’s theory, the stars were not so far away—just past Saturn. An astronomer in Kepler’s time who believed Brahe, believed the measurement data, and believed math, did no have to believe that the stars were huge. (Brahe had calculated that they ranged in size between the larger planets and the sun.) Locher and Scheiner were not alone—for many astronomers, including Brahe himself who first raised the issue, the giant stars were just too much.

But Kepler had no problem with giant stars. For him, they were part of the overall structure of the universe and Kepler, who saw ellipses in orbits and Platonic solids in the arrangement of the planets, always had an eye out for structure. He saw the giant stars as an illustration both of God’s power and of God’s intent in putting the universe together. In discussing the parts of the universe—the stars, the solar system (the system of the “movables,” as Kepler calls them), and the Earth—the words of On the New Star rise almost to the level of poetry, even in translation.

Where magnitude waxes, there perfection wanes, and nobility follows diminution in bulk. The sphere of the fixed stars according to Copernicus is certainly most large but it is inert, no motion. The universe of the movables is next. Now this—so much smaller, so much more divine—has accepted that so admirable, so well-ordered motion. Nevertheless, that place neither contains animating faculty, nor does it reason, nor does it run about. It goes, provided that it is moved. It has not developed, but it retains that impressed to it from the beginning. What it is not, it will never be. What it is, is not made by it—the same endures, as was built. Then comes this our little ball, the little cottage of us all, which we call the Earth: the womb of the growing, herself fashioned by a certain internal faculty. The architect of marvelous work, she kindles daily so many little living things from herself—plants, fishes, insects—as she easily may scorn the rest of the bulk in view of this her nobility. Lastly behold if you will the little bodies which we call the animals. What smaller than these is able to be imagined in comparison to the universe? But there now behold feeling, and voluntary motions—an infinite architecture of bodies. Behold if you will, among those, these fine bits of dust, which are called Men to whom the Creator has granted such, that in a certain way they may beget themselves, clothe themselves, arm themselves, teach themselves an infinity of arts, and daily accomplish the good in whom is the image of God who are, in a certain way, lords of the whole bulk. And what is it to us, that the body of the universe has for itself a great breadth, while the soul lacks for one? We may learn well therefore the pleasure of the Creator, who is author both of the roughness of the large masses, and of the perfection of the smalls. Yet he glories not in bulk, but ennobles those which he has wished to be small.

In the end, through these intervals from Earth to the sun, from sun to Saturn, from Saturn to the fixed stars, we may learn gradually to ascend toward recognizing the immensity of divine power.

Other Copernicans shared Kepler’s views. Copernicans like Thomas Digges, Christoph Rothmann, and Philips Lansbergen, spoke of the giant stars in terms of God’s power, or God’s palace, or the palace of the Angels, or even God’s own warriors. And Copernicus himself had invoked the power of God in discussing the immense distances of the stars, noting “how exceedingly fine is the godlike work of the Best and Greatest Artist.”

The anti-Copernicans were unpersuaded. Locher and Scheiner noted that Copernicus’s “minions” did not deny that stars had to be giant in a Copernican universe. “Instead,” the two astronomers wrote, “they go on about how from this everyone may better perceive the majesty of the Creator,” an idea they called “laughable.” One anti-Copernican astronomer, Giovanni Battista Riccioli, wrote that calling in divine power to support a theory “cannot satisfy the more prudent men.” Another, Peter Crüger, regarding the size of stars, commented, “I do not understand how the Pythagorean or Copernican System of the Universe can survive.”

Stories of scientific suppression, rather than scientific dynamism, have not served science well.

The anti-Copernicans were not just the Party of No. Locher and Scheiner reported telescopic discoveries. They urged that astronomers engage in programs of systematic telescopic observations in order to use eclipses of Jupiter’s moons to measure the distance to Jupiter, and to use Saturn’s “attendants” (not yet understood to be rings) to probe Saturn’s motion. They worked out an explanation for how Earth might orbit the sun: by continually falling toward it, just as an iron ball might continually fall toward Earth. (This insight came decades before the birth of Newton, who would give us our modern explanation of an orbit being a kind of fall, and who would explain orbits by means of a cannon ball being fired from atop a mountain.) They also investigated the question of how any rotation of Earth might influence the trajectories of falling bodies and projectiles. In fact, other 17th-century anti-Copernicans like Riccioli would develop this idea further, theorizing about what today we call the “Coriolis Effect” (which bears the name of the scientist who described it in the 19th century) and arguing that the absence of any such effect was another piece of evidence indicating that Earth in fact does not move.

When we learned in school about the Copernican Revolution, we did not hear about arguments involving star sizes and the Coriolis Effect. We heard a much less scientifically dynamic story, in which scientists like Kepler struggled to see scientifically correct ideas triumph over powerful, entrenched, and recalcitrant establishments. Today, despite the advances in technology and knowledge, science faces rejection by those who claim that it is bedeviled by hoaxes, conspiracies, or suppressions of data by powerful establishments.

But the story of the Copernican Revolution shows that science was, from its birth, a dynamic process, with good points and bad points on both sides of the debate. Not until decades after Kepler’s On the New Star and Locher and Scheiner’s Mathematical Disquisitions did astronomers begin to come upon evidence suggesting that the star sizes they were measuring, either with the eye or with early telescopes, were a spurious optical effect, and that stars did not need to be so large in a Copernican universe.

When the usual story of the Copernican Revolution features clear discoveries, opposed by powerful establishments, we should not be surprised that some people expect science to produce quick, clear answers and discoveries, and see in scientific murkiness the hand of conspiratorial establishments. We might all have a more realistic expectation of science’s workings if we instead learned that the Copernican Revolution featured a dynamic scientific give and take, with intelligent actors on both sides—and with discoveries and progress coming in fits and starts, and sometimes leading to blind alleys such as Kepler’s giant stars. When we understand that the simple question of whether the Earth moved posed scientifically challenging problems for a very long time, even in the face of new ideas and new instruments, then we will understand better that scientific questions today may yield complex answers, and those only in due course.

Christopher M. Graney is the author of Mathematical Disquisitions: The Booklet of Theses Immortalized by Galileo, a translation of Locher and Scheiner’s original Latin work. He encourages support for the humanities, because science needs Latinists and historians who can do a better job of translating and analyzing early scientific works than he, a physicist, can do.


Could Tiny Stars Be Home to Mirror Earths?

Ancient White Dwarf Stars

Planet-hunting astronomers started out in the 90’s by searching for alien worlds around Sun-like stars. It made sense: the only planets we knew of at the time orbited the actual Sun, so why not look in a familiar kind of place? More recently, attention has moved to the much smaller and dimmer stars known as red dwarfs, or M-dwarfs: not only are they far more numerous than Sun-like G stars, but they’re less bright too. Any Earth-like planet in orbit around them would be less likely to be washed out in their glare and thus more likely to be spotted.

But now an even smaller and stranger class of stars has been floated as perhaps the best place to search, not only for mirror Earths, but for the existence of life itself.

According to Avi Loeb, of Harvard, and Dan Maoz, of Tel Aviv University, white dwarfs — the glowing embers left behind when stars like the Sun die — are where the action might really be. With the James Webb telescope, says Loeb, scheduled for launch as early 2018, “you could detect biomarker molecules like oxygen in just a few hours of observation time.” If Loeb and Maoz are right, in short, we could find evidence of life on other worlds in as little as five short years.

But that’s a pretty big if, and for those who know a little astronomy, the idea sounds frankly nuts. In order to reach the white dwarf stage, a star first swells to become a red giant, incinerating any nearby planets completely (it’ll happen to Earth when our Sun dies in about 5 billion years). Then the outer layers puff off into space and the rest contracts into a white-hot charcoal briquet, no bigger than Earth, albeit far more massive.

But for those who know a little more, it’s not crazy at all. “Of course the inner planets don’t survive the red giant phase,” says Loeb, “but there are two ways to make a second generation of planets.”

The first could happen if the expanding star ripped apart a giant, Jupiter-size planet, orbiting far enough out, without completely destroying it. That material could form an orbiting disk when the star shrank back down, re-creating the sort of ring formation that produced the original planets billions of years earlier. The second: if a giant planet were left intact, its gravity could fling comets and asteroids inward, where they might ultimately accrete into an Earth-size planet.

If they did, and if the planet circled the white dwarf at about a million miles out, it would seem bizarrely normal to an Earth visitor in some ways. “The white dwarf,” says Loeb, “would be about the same color as the Sun, and while it would be a hundred times smaller, you’d also be a hundred times closer.” Look up, and you wouldn’t notice anything different.

Of course, your year would last only ten hours. “If you went to the beach in the middle of summer,” says Loeb, “it might start to snow five hours later.” That’s what could happen, at least, if the planet were rotating. But tidal locking would keep one of its hemispheres looking perpetually toward the star, and one looking away, much as the moon always keeps the same face toward us. If life did manage to gain a foothold a white dwarf world, it might do best in the endless twilight on the border between its two sides.

If the planet did exist, and if it happened to pass in front of its star, it would block the star’s light, and the wink could easily be seen from Earth. In fact, says Maoz, “we’ve been looking here in Israel for such major eclipses of white dwarfs for some time.”

Looking for signs of life, however, wasn’t on anyone’s agenda until Maoz and Loeb began talking back in December — but those conversations produced a lot. Astronomers currently probe the atmosphere of so-called exoplanets by watching as they pass in front of their stars. When they do, starlight streams through the planets’ blankets of air, revealing the spectral imprint of atmospheric molecules.

Those planets are tiny compared with their stars, though, so you’re looking for a very small imprint on very bright starlight. “It’s like looking at Los Angeles from a billion miles away and trying to figure out if one of the city’s 200,000 streetlights is out,” says Maoz. But in the case of white dwarfs, planet and star are about the same physical size the planet blocks out most of the starlight, so the spectral imprint would be far easier to read. “It’s more like looking at a small neighborhood, and seeing if one out of 200 lights is out.”

All of this depends on whether white-dwarf planets exist, of course, but there is a kind of precedent: in the early 1990’s astronomers found planets around pulsars, the leftovers from stars that haven’t just died, but have burst apart in supernovas, the most violent explosions in the cosmos. If planets can form in those circumstances, white dwarfs should be no problem at all.

Still, it’s all just theoretical until someone actually finds the hard evidence. That, says Loeb, could come with the launch of the European Gaia satellite, slated to go into orbit later this year, which could locate the 500 or so white dwarfs — any number of which could be home to a planet.

“I have to admit,” says Maoz, “that I was kind of skeptical that there was enough meat here to make it worth writing a paper about. But we’ve gotten a lot of good attention. So it must have been worth saying after all.”


Favorable conditions

But the third potential planet, which could also be a super-Earth, could exist in the star's habitable zone.

In observing and studying the star, the researchers discovered some good news.

"The host star is the best star that is in close proximity to the Sun because it is an unusually quiet star," said Sandra Jeffers, lead study author and lecturer at the Institute for Astrophysics at the University of Göttingen in Germany, in an email to CNN. "By a quiet star, I mean that it doesn't have the dark starspots or the energetic outbursts [flares] that we see on the Sun."

If the star was as active as our sun, its stellar wind would erode and sweep away the atmospheres of the planets. The researchers believe that since the star is quiet, the planets around it could have retained their atmospheres. They may have atmospheres thicker than Earth's.

"If someone had to live around a red dwarf, they would want to choose a quieter star like GJ 887," wrote Melvyn Davies, professor of astronomy at the department of astronomy and theoretical physics at Lund University in Sweden, in a related Perspective article. Davies was not involved with the study.

The star's brightness is also very constant, which means it might be easier to detect the potential atmospheres of these planets, making them perfect targets for upcoming missions like NASA's James Webb Space Telescope. The telescope, expected to launch next year, can peer through the atmospheres of exoplanets and help characterize their compositions.

"By studying the atmospheres of these planets scientists will be able to understand if the conditions are amenable for life," Jeffers said.

Previously, the Red Dots team found other exoplanets close to our sun, like the planets orbiting Proxima Centauri and Barnard's star. Studying these nearby exoplanets could help astronomers learn more about the formation and evolution of stars and planets, as well as search for life beyond Earth.

In the future, Jeffers and her team want to observe Gliese 887 more to determine if the third signal belongs to a planet.

"If further observations confirm the presence of the third planet in the habitable zone, then GJ 887 could become one of the most studied planetary systems in the Solar neighborhood," Davies wrote.


The Dogon people had information about planets in Earth’s solar system before scientists made those discoveries, including the fact that Saturn has rings or that Jupiter has four major moons. The Dogons also have ancient texts that discuss a third star in the Sirius system that they call “Emme Ya”, which was not identified or discovered by modern astronomers. In 1995, a research study concluded that the presence of a third star orbiting Sirius could not be ruled out.

There an estimated 300,000 Dogons living in Mali. The mysterious nature of their understanding of astronomy and their well-preserved culture attracts tourists, anthropologists and historians.

Dogon Door, Koundou Guina, Mali.
The Dogon often record their history in wood carvings, such as this door. This door deals with Dogon Cosmology & the Dogon migration that took place during the 12th to 15th centuries from ancestral lands to the Bandiagara Escarpment. pic.twitter.com/up5QzDs9De

&mdash S.A.Baloch (@asmaaan208) September 13, 2019


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