Cómo vemos el universo (tipos de astronomía)

Cuando hacemos un evento de astroturismo empiezo contando lo que vamos a hacer, parece obvio, mirar las estrellas a través del telescopio, pero esta afirmación debe puntualizarse. Solo hace unas pocas décadas hemos empezado a ir a objetos más cercanos para recopilar datos, todo lo que hemos hecho antes de eso y la inmensa mayoría de los que hacemos ahora es esperar a que sus señales nos lleguen y estudiarlas. La astronomía es un tipo de ciencia diferente ya que no interactúas con el objeto a estudiar, no lo metes en el laboratorio y le haces pruebas, todo lo que podemos hacer es mirar. Sentarse y mirar lo que nos llega.

El primer contacto con el cielo nocturno lo hacemos por la vista, es lo que llevamos haciendo no se sabe el tiempo y, gracias al telescopio, desde 1610. Pero la luz visible es una pequeña parte de lo que nos llega. Solo hay que saber mirar.

Espectro electromarnetico. Zona visible resaltada
Espectro electromagnetico. La luz visible es una pequeña parte.

Como vemos en la imagen anterior, la parte visible es muy pequeña comparado con todo el espectro. Tal vez, visto en forma de onda entiendas mejor la diferencia entre la luz y los rayos X, que son parte de lo mismo:

Longitudes de onda
Distintas longitudes de onda del espectro electromagnetico

Cuanto más cerrada es la onda, es decir, cuando aumenta su frecuencia, es más energético, por eso una sobre exposición a los rayos x hace mucha pupa y cuando nos enfrentamos la luz del sol, nos quemamos pasado un rato, pero vivimos rodeados de ondas de radio, y no nos enteramos.

Pero bueno, todo es física, vamos al pastel. De todas las ondas que llegan, vemos (redundando un poco) las visibles, y con el telescopio las amplificamos. Solo mejoramos lo que la naturaleza nos ha dado, la vista, hasta que en 1937, se pone en marcha el primer radiotelescopio (casero en el patio de Grote Reber) y, et voila!, tenemos una foto diferente del universo. Lo bueno es que podemos ajustar la frecuencia a la que “vemos”. Bueno es mas complicado, cada parte del espectro, necesita un aparato adaptado para poder registrarlo y convertirlo a imagen visible.

El esquema de bajo corresponde al telescopio Chandra, que capta rayos x. Vemos que su construcción difiere del típico tubo de telescopio óptico:

Telescopio Candra
Esquema constructivo del telescopio de rayos x Chandra

El espectro visible, lo que vemos, es una pequeña parte del espectro electromagnético. Las ondas de radio, que sí, son ondas como las que llegan al aparato radio y que emiten los centros de galaxias, pulsares y remanentes de supernovas. Si te preguntas si puedes captarlas con tu aparato de radio, la respuesta es sí. El ruido de radio que oyes cuando no sintonizas nada es ruido de fondo, de aparatos cercanos, ruidos atmosféricos e incluso remanente del Big Bang. Si no llegase nada al aparato, no oirías nada. Los “anisillos” de la tele y la estática de la radio son ruido porque no son algo interpretable por nuestros aparatos. Abajo una antena de radioastronomía.

Antena de radioastronomia
Antena Aries en el centro astronómico de Yebes (Guadalajara, España).

Al ver la antena anterior, casi todos pensamos en las parabólicas de la tele por satélite. El principio es el mismo, la parabólica de la tele apunta a un satélite que manda señales de radio (y televisión). Nuestra antena apunta al espacio profundo y capta ondas de radio del cosmos.

Los telescopios de microondas tienen un aspecto parecido por fuera, al fin y al cabo detectan ondas cercanas a las de radio, son grandes platos parabólicos. En este caso trabajan en el fondo de microondas que es la radiación remanente del big bang y que llena todo el universo.

Los telescopios de infrarrojos son más parecidos al clásico telescopio óptico, solo que el sensor que capta la imagen esta especializado en el infrarrojo (usualmente los telescopios ópticos como el Hubble pueden ir hasta el infrarrojo cercano y el ultravioleta). Estos telescopios son candidatos idóneos para estar en orbita ya que funcionan mejor a bajas temperaturas, recordemos que el infrarrojo es una emisión que se debe a la temperatura del cuerpo que lo emite, cuanto más frio esté el sensor, mayor sensibilidad se consigue. Además la atmosfera absorbe mucho infrarrojo, por lo que no llega la misma señal a la superficie de la tierra que a la órbita.

Observatorio Spitzer de la NASA
Composición artística del SST (Spitzer Space Telescope) (NASA)

Uno de los más curiosos es el (no se le puede llamar telescopio) observatorio de rayos gamma.

Los rayos gamma vienen del cosmos al igual que el resto de radiaciones, pero detectarlas requiere un proceso diferente. Lo que veis en la imagen de abajo son depósitos de agua, dentro hay fotodetectores (que además multiplican la señal de luz) que detectan emisiones lumínicas que se producen por la interacción magnética de las partículas cargadas de los rayos gamma (lo que producen es emisión de luz de Cherenkov).

Lo que pasa es que el rayo gamma pasa por el agua de los contenedores. Esta radiación interactúa magnéticamente con las moléculas. Al despolarizarse, las moléculas, emiten luz azulada conocida como radiación de Cherenkov. El detector, lo que hace es captar esta luz.

Observatorio de rayos gamma:

Observatorio de rayos Gamma
El Observatorio HAWC, compuesto de 300 detectores de agua Cherenkov.

Y después de tanto cacharro mirando al mismo sitio, tenemos una serie de imágenes. Todo se puede traducir a imágenes visibles para nosotros. Los diferentes equipos, resaltan aspectos distintos de un mismo cuerpo, la luz, la temperatura, la velocidad, el magnetismo…

Aquí podemos ver la diferencia y la importancia de tener equipos tan distintos. La galaxia de Andrómeda vista con diferentes equipos:

Diferentes imagenes de M31
Image credit: Multiwavelength images of M31, via the Planck mission team; ESA / NASA.

Siempre he dicho que cada tipo de observatorio es una forma alternativa de ver las cosas. Es como si viésemos en blanco y negro, después en color, después en 3D, en holograma… y aún nos queda lo mejor.  La primera observación de ondas gravitatorias se logró el 14 de septiembre de 2015. Esto es nuevo porque ya no observamos el espectro electromagnético. Esto es como añadir sonido a nuestra película, es un tipo totalmente nuevo de astronomía, pero esto es harina de otra entrada del blog.

Mi consejo, cuando estés buscando tu emisora en la radio, no desesperes, lo que estas oyendo es en parte el Cosmos, estás haciendo radioastronomía.

Polo de inaccesibilidad y el humano más aislado de la historia

La semana pasada se cumplió el 50 aniversario del primer alunizaje y la primera vez que nuestra especie pisaba otro cuerpo celeste. Como ya está todo contado de mil maneras, voy a tocar el tema de refilón, me voy a desviar del hilo normal del blog y voy a mirar hacia la tierra.

Cuando Armstrong y Collins estaban en la Luna eran las dos únicas personas en la superficie, tenían un pequeño planeta para ellos solos, como el principito, pero hubo alguien que estuvo más aislado aún.

Dentro de nuestro propio planeta hay puntos de difícil acceso que el 20 de julio de 1969, cuando Armstrong pisó la luna, habían sido explorados pocos años antes o no lo serían hasta años después.

No me voy a remontar a viejos exploradores como Colón, Elcano, Cook… solo en el siglo XX hay hazañas para llenar blogs enteros, pero para centrarnos un poco voy a repasar los polos de inaccesibilidad y puntos extremos del mundo. Los primeros son los puntos más alejados del mar o de la tierra, los segundos son los puntos récord de altura o profundidad, por ejemplo.

El polo sur geográfico se encuentra a unos 800 km de la costa antártica.

El polo sur fue alcanzado el 14 de diciembre de 1911 por Roald Engelbregt Gravning Amundsen, 35 días antes que la expedición de Scott. Amundsen levantó su campamento justo en el polo, llamado Polheim. Decidió dejar allí una tienda de campaña con una carta en su interior, que daría testimonio de su logro en el caso de que el equipo no pudiese regresar a Framheim. Si embargo, éste no era el punto de más difícil acceso de la Antártida. Este hito recae sobre el polo de inaccesibilidad, que se sitúa en las coordenadas 82°58′S 54°40′E (más o menos, según quien lo haya medido). Se encuentra a unos 3.718 metros sobre el nivel del mar, y es el punto del continente antártico más alejado del océano en cualquier dirección, y por tanto el más difícil de alcanzar. No coincide con el polo sur geográfico, del que le separan 878 kilómetros.

El punto de inaccesibilidad de la Antártida fue alcanzado por Yevgeny Ivanovich Tolstikov, un explorador soviético que comandó la tercera expedición soviética a la Antártida. La expedición estaba compuesta de 445 hombres y se desarrolló entre noviembre de 1957 y comienzos de 1959. Tan solo un pequeño equipo de 18 hombres alcanzó el polo de inaccesibilidad el 14 de diciembre de 1958, en un convoy de tractores antárticos, estableciendo una estación científica temporal, la base Polyus Nedostupnosti (Base Polo de Inaccesibilidad).

El asteroide 3357 Tolstikov, descubierto por el checo Antonín Mrkos el 21 de marzo de 1984, lleva el apellido de Yevgeny en su honor.

En 1967 llegó la 12ª Expedición Antártica Soviética y allí colocaron un busto de Lenin orientado en dirección a Moscú.

Busto de Lenin en el polo sur de inaccesibilidad

La base y el busto en 1965 / foto Olav Orheim / Norwegian Polar Institute

El busto está sobre un pedestal de madera colocado en el techo de la cabaña. Cuando el Equipo N2i del explorador británico Henry Cookson llegó al Polo de Inaccesibilidad, el 19 de enero de 2007, se encontró que toda la base estaba enterrada bajo la nieve, de la cual solo sobresalía apenas metro y medio el busto de Lenin.

El busto en 2008 / foto Stein Tronstad / Norwegian Polar Institute. Busto lenin cubierto de nieve

La montaña más alta de la Tierra, el Everest, fue coronada a las 11:30 del 29 de mayo de 1953 por el neozelandés Edmund Percival Hillary y el nepalí Tenzing Norgay. Mucho se ha hablado de este momento, pero se consiguió tan solo 8 años antes de que Gagarin llegase al espacio. Cierto es que los buenos de Tenzing y Edmund no tenían ni al OKB-2 (la oficina responsable de desarrollar la nave Vostok-1) ni los medios del programa espacial, pero lo hicieron (y regresaron).

Curiosamente el Everest, no es punto más alejado del centro de la tierra como cabría esperar de la montaña más alta. Este récord recae sobre el Volcán Chimborazo, en Ecuador, a 6384,4 km del centro de la tierra (la cima del Everest está a 6382,3 km), ¡2,1 Km por encima! Como la tierra esta achatada por los polos existe una diferencia de 21 km de radio entre ecuador y polos, por eso el Chimborazo es el más alejado del centro, pero no el que más alto sobre el nivel del mar. La competencia del Chimborazo más que con el Everest es con un vecino, el Huascarán, en Perú, que es el segundo punto más alejado del centro de la Tierra. El Huascarán es más alto que el volcán ecuatoriano, pero al estar algo más lejos del ecuador, se sitúa unos 40 metros por debajo de su «rival» ecuatoriano en el ranking de lugares más distantes del centro terrestre. Hasta el siglo XIX se consideraba al Chimborazo como la más alta montaña del planeta lo que produjo intentos de escalada durante los siglos XVII y XVIII.

Esta hazaña la consiguió Edward Whymper con los primos Louis y Jean-Antoine Carrel en 1880. Edward repitió la gesta en el mismo año, junto con los ecuatorianos David Beltrán y Francisco Campaña, por otra ruta, para acallar a los que dudaban de que lo hubiese conseguido.

El 3 de agosto de 1958, a las 11.15, el «Nautilus» se convierte en el primer barco que navega bajo el hielo del casquete del Polo Norte, comandado por William Anderson y tripulado por 115 hombres. El Nautilus, que sería el primer submarino nuclear, navegó más de 1600 km bajo el hielo para poder llegar a este punto extremo del planeta. Los rusos repetirían la hazaña con el K-3 Leninski Komsomol, también nuclear. El K-181, también soviético, viajó al Polo Norte del 25 de septiembre al 4 de octubre de 1963. Emergió en el polo norte en la mañana del 29 de septiembre. Los submarinistas instalaron un mástil con las banderas de la URSS y la Marina de Guerra justo en el punto geográfico del Polo Norte. Al estar sobre el hielo, estas marcas no permanecieron mucho tiempo en el polo norte, ya que el hielo se va desplazando.

Para que la marca permaneciera en su sitio, el 2 de agosto de 2007 el batiscafo ruso Mir-1, tripulado por el jefe de la expedición y conocido explorador polar Artur Chilingárov, tuvo el honor de plantar la bandera de Rusia en las gélidas aguas del Ártico a 4.261 metros de profundidad. La bandera está hecha de titanio para resistir las condiciones del fondo del océano ártico.

La bandera de titanio y la pinza del batiscafo. AP Photo/Association of Russian Polar Explorers Bandera de Titanio en el polo norte

Antes de esto se llegó al punto más profundo del planeta, en la fosa de Las Marianas. La primera expedición a Challenger Deep fue realizada por la Armada de los Estados Unidos en 1960 (con el oficial Don Walsh al mando), alcanzando una profundidad de 10.912 metros. Su máxima profundidad conocida son 10.994 metros en el extremo sur de un pequeño valle en su fondo, conocido como abismo de Challenger. Sin embargo, algunas mediciones llevan su punto más profundo hasta los 11 034 metros

Sin embargo, el punto más cercano al centro de la tierra probablemente sea el fondo del océano Ártico, en las cercanías del Polo Norte, a 6353 km (la Fosa de las Marianas, en comparación, está a 6366,4 km, unos 13 km más lejos. Aunque la fosa de las marianas tiene más agua encima, pasa lo que con el Everest, la forma achatada de la tierra le quita el puesto de lugar más cercano al centro de la Tierra a la fosa, en favor del lecho marino del polo norte.

Un año después de llegar al fondo de Las Marianas, el piloto militar Yuri Gagarin, se convertiría en la primera persona en alcanzar el espacio el 12 de abril de 1961. Aquí es donde empezamos a hilar con el título de la entrada. No sé si Gagarin se convertiría en el humano más aislado. Con un vuelo a 327 km de altura máxima, quizá sobrevoló zonas aisladas del planeta, como las que venimos comentando y momentáneamente se convirtió en la persona que más lejos había estado de otro ser humano. Recordemos que todas las llegadas a los puntos extremos que hemos comentado han sido en grupo (incluso la del batiscafo ruso, en el iban tres personas), pero nuestro amigo Yuri estaba solo. Su vuelo duró 118 minutos, pero la sensación tuvo que ser de inquietante soledad.

Después de todo esto, Armstrong llegó a la luna en 1969. No os cuento más, hay libros, películas, series… de todo. Aquí es donde nos encontramos el récord. Ya sabemos que los valientes Armstrong, Aldrin y Collins se alejaron de sus semejantes durante 3 días a casi 11 kilómetros por segundo. Llegar a 384400 km de distancia lleva su tiempo. Es cierto que llegados a este punto juegan en otra liga. No fueron los primeros en alejarse tanto, este honor corresponde a la tripulación del Apolo 8 que lo logró el 24 de diciembre de 1968 haciendo el mismo trayecto, pero esta es la hazaña que motiva esta entrada.

El Astronauta «Buzz» Aldrin, del Apollo 11, descendiendo la escalera del Módulo Lunar Eagle. La fotografía fue tomada el 20 de julio de 1969, por Neil Armstrong, quien, momentos antes, se había convertido en el primer ser humano en dar un paso en la Luna.

Y ahora es cuando llegamos al récord absoluto. La persona que más lejos ha estado nunca fue Al Worden, piloto del módulo de mando del Apolo 15 que entre el 30 de Julio y el 1 de agosto de 1971, mientras sus compañeros de misión hacían 3 excursiones por la Luna, él se quedó esperando en órbita durante 66 horas alcanzado una distancia de 3,597 km del humano más cercano, que eran sus dos compañeros en la luna. La ayuda más cercana que tenía el pobre Al estaba en la Tierra a 380.000 km de distancia. Para más claustrofobia, cuando pasaba por la cara oculta de la luna, el propio satélite impedía la comunicación con la tierra o con sus compañeros, que estaban en el lado visible.

Comunicarse con el lado oculto de la luna lo ha conseguido la Agencia espacial China en 2018 (47 años después) mediante el satélite Queqiao, que retransmite lo que le llega desde la cara oculta de la Luna a la Tierra.

Parece que después del Everest, la fosa de Las Marianas, el fondo del Ártico y la base Soviética del polo sur no nos quedaba nada, pero aún hay montañas que no se han escalado y otras que lo han sido bastante después de pisar la Luna. Por ejemplo, el Saser Kangri II, que se compone de dos picos (Occidente y Oriente) fue escalado por primera vez en 1984 (el Occidente) por un equipo indo-japonés, quienes en ese entonces, creían que el pico era más alto que el Saser Kangri II Oriente, y sólo posteriormente se determinó que el pico era más bajo que el Saser Kangri II Occidente, que tiene 7.518 metros de altitud. El Saser Kangri II Oriente fue escalado por primera vez por Mark Richey, Steve Swenson y Freddier Wilkinson el 24 de agosto de 2011, 42 años después del alunizaje.


Saser Kangri: Vyacheslav Argenberg

Si nos vamos a los más profundo, la cueva de Voronia, es la cueva más profunda (explorada a día de hoy). Se comenzó a explorar en 1960 hasta los 180 metros, un año antes de la proeza de Gagarin. El récord de profundidad establecido en el 2001 fue 1710 m, alcanzado por una expedición ruso-ucraniana. En el 2004 la exploración de la profundidad se incrementó con tres expediciones, cruzando la expedición ucraniana la marca de -2000 m por primera vez en la historia de la espeleología. En octubre de 2005, el equipo CAVEX se encontró una zona inexplorada, con más profundidad, confirmando que la profundidad de la cueva estaba, por entonces, establecida en 2140 m de profundidad, con una variación de ±9 m. En estos -2140 m comienza la zona inundada, pero en 2010-2012 se estableció un nuevo récord de bajada en los -2191 m. En 2013, Jesús Calleja, intento el descenso quedando en la cota -2080 m. De conseguirlo, habría sido la primera persona en estar en lo más alto y en lo más profundo (en tierra) del planeta.

53 años después del alunizaje, aún se exploran rincones de nuestro planeta. Es más, el pico Gangkhar Puensum en Bután con una altitud 7570 metros es la montaña más alta del mundo que nunca ha sido escalada. Y no tan altas, pero quedan más.

No sabemos mucho de la geografía de Ganimedes, Titán o Europa, poco más de las fotos que tenemos de sus superficies. Las curiosidades y la exploración de estas lunas promete ser muy interesante, como lo ha sido la de nuestro planeta.

Mi consejo, date prisa si quieres ser el primero en escalar alguna montaña o navegar algún rio indómito, o tendrás que buscar los nuevos polos de inaccesibilidad y lugares aislados en la Luna o en Marte.

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