Categoría: Investigación

Contaminación lumínica

Actualización NixNox – Sirio

Como sabéis, Sirio ha colaborado con el proyecto NixNox con las medidas de brillo de fondo de cielo para dos de nuestros lugares habituales de observación (Venta de la Leche y Don Domingo). Con dichos datos se elaboran los correspondientes mapas de todo el cielo. Os paso el enlace. Se acaba de actualizar con algunas fotos.
También podéis ver las contribuciones de otras asociaciones, son muy interesantes.
Cielo Profundo

Estreno en Sierra Gorda (Loja)

Una de cal, y otra de…

Tras la decepción vivida en Sierra Nevada, Juajo y yo (Jesús) nos encaminamos a Sierra Gorda en busca de nuevas esperanzas. Allí el cielo era mucho mejor que en Sierra Nevada, llegando a valores de 21,13 mag/arcsec2 en el cénit, similar al de la Venta de la Leche, aunque sin tanta humedad y más horizonte. Además, las nubes bajas y brumas ocultaban parcialmente las luces de las poblaciones, apareciendo bajo aquellas como restos fantasmagóricos dorados.

Llegamos a la cima junto a los aerogeneradores (unos 1600 m.s.n.m) muy tarde. Más o menos a la una de la madrugada pudimos empezar a intentar hacer algo.

Juanjo colocó una gran sombrilla de playa como parapeto contra la brisa, y allí nos colocamos para hacer alguna foto de la zona de Orión con teleobjetivo (280 mm) y la ASI1600MM-Cool a -30º C y filtro LPS-P2 (tomas de 10″ y 423″ para intentar hacer un HDR), tratando de guiar con otro teleobjetivo de 180 mm de distancia focal y la Atik 16IC mediante MaximDL. El guiado fue bien. El resultado de la cámara principal no tanto.

Juanjo y yo a cobijo de la sombrilla astronómica mientras simulábamos estar realizando fotografías extraoridinarias.
Juanjo y yo a cobijo de la sombrilla astronómica mientras simulábamos estar realizando fotografías extraoridinarias. Foto realizada por Juanjo e iluminada por Jesús.

Tuve problemas para enfocar, ya que el eje óptico no estaba perpendicular y centrado al del sensor. Para minimizar el efecto, opté por lo único que podía hacer: diafragmar de f/4 a f/6.7. Esto tuvo un efecto muy perjudicial respecto al ruido, sobre todo en sombras. También tiene halos y un sinfín de satélites muy inoportunos pasando por el campo de visión (la mayoría geoestacionarios, que pude limpiar en el apilado). Además, tuve que conectar todo el equipo a la batería del coche, porque entre tanto chisme olvidé la mía (además de que no es suficiente). Menos mal que todo fue bien.

A pesar de realizar tomas de calibración, sólo fui capaz de aplicarlas correctamente en el caso de los flats. También tuve dificultades con la captura porque cuando intentaba grabar a 16 bits, Firecapture se bloqueaba. Ahora sé que es un problema del traffic bus del USB, que debía reducirlo hasta el 50%.

Resultado parcial y conclusiones.

El resultado, que sólo está parcialmente calibrado (sólo flats) y sin HDR no es, ni mucho menos, digno de lo que se espera del equipo empleado, pero quiero compartirlo para animar a otros a intentarlo con lo que tengan y a que disfruten y no desesperen en el proceso. Tengo mucho que aprender de procesado, captura, manejor de equipos, de… muchas cosas… XD

Espada de Orión desde Sierra Gorda 280mm, f/6.7. 423"x10. LPS-P2. -30º C.
Espada de Orión desde Sierra Gorda 280mm, f/6.7. 423″x10. LPS-P2. -30º C. Foto realizada por Jesús Navas, con ayuda de Juanjo Segovia.

Bueno, no estubo mal después de todo, tras la odisea que pasamos esa noche. Por supuesto, llegamos a casa de madrugada. Pero de esas experiencias se aprende. Valen la pena. A pesar de lo mal que llegas a pasarlo en el momento, luego te acuerdas de ellas con una sonrisa, sobre todo si vas con la compañía adecuada. Gracias, Juanjo. 🙂

Quedó claro que allí sí valía la pena volver de forma mucho más habitual que a Sierra Nevada. Y pensamos hacerlo. Eso sí, con mejor ropa de abrigo.

Contaminación lumínica

Sierra Nevada: la ruina de la contaminación lumínica

Las expectativas y la realidad

El pasado 30 de diciembre, hizo un tiempo magnífico y no había Luna. Juanjo Segovia y yo, Jesús Navas, del grupo de astrofotografía de Sirio, quisimos aprovechar para hacer algunas pruebas y para comprobar las condiciones de Sierra Nevada. Queríamos averiguar si valdría la pena viajar más de dos horas para realizar ocasionalmente algún trabajo astrofotográfico concreto. No contábamos con la espeluznante contaminación lumínica producida no sólo por Granada, su Vega y Pradollano. Unos inmensos focos iluminaban un par de pistas de esquí deslumbrantes a más de 1 km de distancia y ocultos a la vista directa desde las proximidades del refugio militar Capitán Cobo (2550 m.s.n.m.).

Vista de las pistas de esquí iluminadas antes de llegar al refugio militar.
Vista de las pistas de esquí iluminadas antes de llegar al refugio militar. Además de las dos más deslumbrantes, también se aprecia gran cantidad de otras zonas iluminadas que, incluso sin las primeras, ya contaminarían de forma inaceptable el cielo de la zona. Todas las fotografías e infografías sobre las mismas son de Juanjo Segovia.

Ya antes de llegar se podía asegurar que la razón principal para hacer dicho viaje no estaba justificada. Al menos no para cielo profundo mientras estuvieran encendidos los focos de las pistas de esquí. Sí que se apreciaba una transparencia mayor, casi nada de humedad y, muy probablemente, menos turbulencia que la acostumbrada en los lugares habituales de observación (Torcal y Venta de la Leche). Son puntos a favor muy a tener en cuenta, sobre todo para planetaria. Pero el cielo era mucho más brillante. En torno a seis veces más brillante en el cénit en la Venta de la Leche y sólo la mitad de brillante que en la ciudad de Málaga.

Medidas de CL y una panorámica

Vista hacia las pistas iluminadas.
Vista hacia las pistas iluminadas.

La proyección blanco-azulada de los focos (por el esparcimiento de Rayleigh) y de la reflexión en la nieve resplandecía por encima de la montaña, adentrándose en dirección opuesta a nuestra posición. La sombra de la montaña se perdía en el infinito, dejando entrever lo que sin duda hubiera sido un cielo mucho menos agredido, aunque ni mucho menos indemne.

Vista en dirección opuesta a las pistas iluminadas.
Vista en dirección opuesta a las pistas iluminadas.

Una vez allí, decidimos hacer algunas medidas con el SQM-L (Sky Quality Meter), que afortunadamante llevaba en esa ocasión. Las medidas se hicieron junto al coche, visible en la imagen, para que apantallara los focos directos del albergue, no exactamente desde el mismo punto de vista de la panorámica. Juanjo también tomó unas fotografías, con las que luego montó la panorámica que se muestra a continuación.

Panorámica en Sierra Nevada desde el refugio militar Capitán Cobo, que es el que aparece con focos directos en la imagen. Se aprecia la sombra de la montaña hacia el oeste, aproximadamente.

¿Qué significa esto?

Para entender lo escandaloso del asunto, hay que ponerlo en su contexto.

Estamos hablando de un lugar que está a 2550 m de altitud, unos 200-300 metros por encima de los focos contaminantes de las pistas, en el corazón de un parque nacional (se supone que el máximo nivel de protección medioambiental en España), dentro de la zona Z2 de influencia del Observatorio de Sierra Nevada (OSN), con el, hasta hace medio año (cuando se anuló el inútil Decreto 357/2010), el máximo nivel de protección contra la contaminación lumínica de Andalucía E1. Y la Ley de Gestión Integrada de Calidad Ambiental (GICA) sigue vigente…

zonas_e1_z1_z2_andalucia

Naderías. Ya se ve el resultado. Como referencia, el SQM debería medir en el cénit un valor cercano a 22 mag/arcsec2 en las condiciones atmosféricas que había y suponiendo un grado de protección real óptimo, y no el 19,26 mag/arcsec2 que se midió. Eso supone un brillo en torno a 12,5 veces menor de lo medido. Si esto ocurre aquí, qué no sucederá en el resto de la comunidad autónoma.

Panorámica en Sierra Nevada con las medidas del SQM. Dado que las medidas se realizaron a pulso, no se puede garantizar la exactitud del punto de medición ni el campo de medida, pero sí se muestran de un modo suficientemente orientativo.

Esto dice todo acerca del nivel de compromiso de las autoridades autonómicas y estatales con el respeto al medio ambiente y a las normas que ellos mismos promulgan. También dice mucho de la triste concepción del «disfrute de la naturaleza» que se tiene habitualmente. Parece que para disfrutar, hay que destruir lo que es de todos para que se beneficien unos pocos. No hay sentido de la mesura ni de la conveniencia. No se mira más allá del balance económico cortoplacista de los interesados (en poner luces o lo que sea), o de la mera costumbre. Tal y como ocurría hasta hace no tanto con otros bienes ambientales, como el agua, el aire o el suelo limpios, la biodiversidad, la estabilidad climática… ¿O sigue ocurriendo?

El regreso

Desolados ante el panorama, comenzamos el descenso de Sierra Nevada. Pasamos por el Monte de Cara, que está a varios kilómetros por si desde allí la vista era algo mejor. Sí lo era, aunque no lo suficiente como para quedarnos toda la noche sobre la cubierta de nieve. Estando allí, nos pareció que apagaron una de las pistas. Lo pudimos comprobar más tarde al retroceder por la carretera al cruce con el desvío hacia Pradollano. Pero lo que habíamos visto era demasiado. Aunque aquella iluminación sólo durase unas horas, el daño era manifiensto. Sin saber cuándo apagarían la otra pista, quedando todas las demás igual, Pradollano al lado, y siendo más de las nueve de la noche sin tener nada montado, decidimos regresar e intentar hacer algo a medio camino de Málaga.

Conclusiones y Plan B

Al menos habíamos sacado algunas conclusiones: nada de cielo profundo desde allí, al menos hasta que se acabase la temporada de esquí. Sin embargo, el número de estrellas visibles era sorprendentemente alto para tales valores de contaminación lumínica. En el caso de que ésta fuera menor en otra época del año, o que quisiéramos hacer fotografía planetaria, solar o lunar, podría valer la pena el viaje.

Aún así, nos quedamos con ganas de más. Sierra Gorda aún nos esperaba esa noche.

Cielo Profundo

Cielo Profundo desde el Observatorio de Sierra Nevada

En un anterior artículo, comentaba cómo había observado mi primer tránsito exoplanetario, donde un planeta a más de 1.400 años luz de distancia de la Tierra pasaba por delante de su estrella, observado a través del Telescopio de 150 cm del Observatorio de Sierra Nevada (OSN), en Granada. Fue una experiencia que me brindaron las prácticas observacionales del Máster de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Internacional de Valencia (VIU), en la primera de tres sesiones de observación que tuvimos, donde nuestro primer intento de captar un tránsito exoplanetario obtuvo un resultado más que satisfactorio. En la segunda sesión no hubo suerte debido a las inclemencias del tiempo, algo a lo que estamos más que acostumbrados, por lo que la única opción que nos quedó fue esperar a la tercera sesión, cruzando los dedos para que el tiempo mejorase.

Nuestra misión para esta tercera sesión era la de observar un segundo tránsito, pero las condiciones atmosféricas no eran precisamente las mejores, de ahí que desistiéramos en nuestro intento y optáramos por realizar fotografías de cielo profundo sobre objetos de interés, empleando para ello una serie de filtros disponibles en el OSN. En total disponíamos de 6 filtros para la ocasión. 3 de ellos eran de banda ancha: B (azul), V (visual) y R (rojo). Los otros 3, de banda estrecha: OIII (de tinte turquesa-verde), SII y H-alfa (estos dos en la parte rojiza). Los 6 recogen distintas regiones del espectro visible que el ser humano percibe, pero mientras que los de banda ancha recogen amplias regiones, los de banda estrecha se centran en torno a líneas de emisión muy habituales en el Universo.

En las tomas obtenidas, la mezcla de 3 imágenes filtradas en H-alfa, OIII y SII da como resultado una imagen en ‘falso color’, porque la composición no se corresponde a como lo verían nuestros ojos. Por otra parte, representar imágenes en falso color es muy habitual en astronomía, pues no sólo observamos en luz visible, sino en toda la gama del espectro electromagnético. Después de esta introducción, os presento las imágenes que captamos y que pude procesar (con mayor o menor éxito).

Gran Cúmulo de Hércules

M13 - Cielo profundo

Este cúmulo globular se conoce entre los aficionados como M13. Se encuentra en la constelación de Hércules y está formado por 300.000 estrellas, con una densidad que crece conforme nos acercamos a su núcleo. Se le estima una edad de 11.650 millones de años, y es un cúmulo ya muy envejecido, disponiendo de muy poco material para nueva formación estelar. Para la foto se combinaron en total 9 imágenes de 180 segundos de exposición cada una, tomadas con los filtros B, V y R.

Galaxia de los Fuegos Espirales

NGC6946 - Cielo profundo

También conocida como NGC 6946, la galaxia se sitúa en la constelación de Cefeo, y tiene un tercio del tamaño de nuestra galaxia. En el anaranjado núcleo nos encontramos con estrellas envejecidas, mientras que los brazos teñidos de azul están formados por muchas estrellas de reciente formación. La fotografía está formada por 9 imágenes de 200 segundos de exposición cada una (un total de 30 minutos), empleando los filtros B, V y R.

Nebulosa del Búho

M97 - Cielo profundo

La Nebulosa del Búho, o M97, se encuentra a 2.030 años luz de distancia, y es una nebulosa planetaria con una edad estimada en 8.000 años. La nebulosidad está formada por la emisión de material en las etapas finales de la estrella central, que poco a poco se convierte en una enana blanca. La fotografía está compuesta por 12 imágenes de 300 segundos de exposición cada una (un total de 1 hora) en los filtros B, V y R.

Nebulosa Dumbbell

M27 - Cielo profundo

La Nebulosa Dumbbell (M27) es una nebulosa planetaria en la constelación de Vulpecula que se halla a 1.360 años luz de nosotros, representando todo un clásico entre los aficionados. La fotografía se realizó a partir de 9 tomas de 600 y 900 segundos de exposición (en total 110 minutos) con los filtros H-alfa, OIII y SII.

Resulta interesante pararse aquí y ver cómo se ha formado esta composición de imágenes, y es que cada uno de los canales nos aporta un punto de vista distinto de la nebulosa, revelando distintos detalles en función del filtro. Por ejemplo, los detalles interiores se aprecian con bastantes detalles en H-alfa, mientras que la estructura exterior se hace más visible en OIII y SII. A continuación os muestro las imágenes que se han usado para la composición:

Leer más «Cielo Profundo desde el Observatorio de Sierra Nevada»

Investigación

Observando un tránsito planetario a 1.400 años luz

Soy una de esas personas que desde pequeño ha querido apuntar hacia las estrellas y tratar de comprender lo que el Universo nos está intentando contar. La extrañez de esta afición (para algunos somos frikis) no lo parece tanto cuando ves a muchas personas que comparten este gusto, y otras tantas que, sin dedicar su tiempo libre a ello, sienten una curiosidad por aquellos eventos que han leído en los medios de comunicación.

Uno de estos hechos importantes lo constituye la estrella Lich (para los científicos se llama PSR B1257+12), en la constelación de Virgo. Lich es el cuerpo que ha quedado tras la explosión de una estrella muy masiva en forma de supernova. Este tipo de cuerpo se conoce como púlsar, siendo un objeto muy denso emitiendo grandes cantidades de radiación (la luz que vemos con nuestros ojos es sólo una parte de toda la radiación que se conoce). Esta radiación la emite en forma de faro espacial en un gigantesco océano cósmico. Os hablo de esta estrella, porque a su alrededor se descubrieron en 1992 los dos primeros planetas más allá de nuestro sistema solar (lo que formalmente se conoce como exoplanetas). Uno de ellos, además, es bastante pequeño, con un tamaño comparable a la Luna.

Desde entonces, la cuenta ha ascendido a cerca de 3.500 exoplanetas mediante diversos métodos. Muy pocos se han descubierto de manera directa, es decir, a través de fotografías, sino que más bien se han empleado métodos indirectos por los efectos que el planeta causa en la estrella progenitora. Uno de estos métodos es el de los tránsitos planetarios, donde un planeta cruza el disco estelar, y el brillo aparente de su estrella disminuye durante un tiempo dado (en torno a unas horas por lo general). Para verlo de manera más clara, en la siguiente figura vemos cómo el planeta en el punto 1 se va acercando a su estrella pero sin alterar su brillo aparente. En el punto 2 ya comienza a tocar el disco de la estrella, hecho que se llega a completar en el punto 3. Entre el punto 3 y 4 transita el disco, hasta que entre en los puntos 4 y 5 comienza a salir del mismo, para volver al estado inicial en el punto 6. Esta gráfica relacionando el brillo con el tiempo se conoce como “curva de luz”:

Transito Planetario

Hace unas semanas, mi grupo de trabajo en el Máster de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Internacional de Valencia (VIU) propuso observar un tránsito planetario mediante la técnica anteriormente descrita. Para ello, teníamos la gran oportunidad de poder usar el telescopio de 150 cm en el Observatorio de Sierra Nevada (OSN), en Granada, España. Para ello, escogimos el exoplaneta TrES-4b, descubierto en el año 2007. Se llama así porque fue el cuarto sistema planetario hallado por el Sondeo Exoplanetario Transatlántico (TrES por sus siglas en inglés), donde la letra ‘b’ se corresponde al primer planeta que se encuentra en torno a su estrella (si se descubrieran más, se continuarían con las siguientes letras del abecedario). La estrella tiene una magnitud de 11,6 (es como medimos el brillo aparente de los cuerpos en el cielo), es decir, es unas 170 veces más débil que las estrellas más débiles visibles a simple vista sin instrumentos en cielos completamente oscuros sin contaminación lumínica. Se estima que este cuerpo está a tan sólo 1.430 años luz de distancia en dirección a la constelación de Hércules, y orbita su estrella en 3 días y medio. Su radio es casi el doble del de Júpiter, y aun así tiene menor masa, por lo que los astrónomos lo califican como “planeta inflado” (y no es para menos). También lo califican como “Júpiter caliente”, porque a tan poca distancia de su estrella sus temperaturas son bastante elevadas. Hoy en día existen herramientas para saber cuándo se producirá uno de estos tránsitos, por lo que no tuvimos que andar con matemáticas complejas, simplemente saber las coordenadas del observatorio y las fechas.

Vayamos al grano. En esta sesión de observación, nos conectábamos en remoto con el operador del telescopio, Fran Aceituno. Él sería quien nos guiaría durante tres noches consecutivas, para saber manejar el telescopio y los programas de control. He de decir que la cosa fue bastante bien, aunque en este artículo os hablo solamente de la primera sesión.

Tras las tomas de calibración (las que se realizan para eliminar esos detalles de las fotos que nos molestan y que no tienen nada que ver con el objeto de estudio), echamos fotos a la región del cielo donde se encontraba el planeta TrES-4b. Para que os hagáis a la idea, las imágenes son casi todas así:

campo de estrellas - tránsito planetario

En total, 395 imágenes de 45 segundos de exposición cada una, cubriendo un tiempo total de 5 horas y media. Como vivimos en una época tecnológicamente rica, os podéis imaginar que esto se puede programar fácilmente, y estás todo el rato prácticamente sin hacer nada (salvo leer, estudiar, ver alguna peli… cualquier cosa para distraerte y no quedarte dormido, ya que te pasas la noche en vela). Aunque no lo parezca, el tiempo se nos pasó volando. En vivo puedes comparar el brillo de la estrella con alguna otra de la imagen que no sea variable con el programa Fotodif. Durante el comienzo, veíamos que el brillo no variaba, hasta que a la hora estimada (más o menos) notábamos cómo iba bajando muy lentamente, porque el planeta ya entraba en el disco de su estrella. Antes de salir del disco de la estrella, el viento comenzó a soplar cada vez más fuerte, y estuvimos a punto de tener que anular la observación, porque lo primero, al fin y al cabo, es la seguridad de los propios instrumentos. Por suerte, no hubo que llegar a dicho punto, y completamos el tiempo de observación deseado. Ya los datos que veíamos en directo eran muy buenos y lográbamos ver una curva de luz con muy buenos detalles. La gráfica de la que os hablo es la siguiente, donde a la izquierda tenemos la diferencia de magnitudes con respecto al objeto de calibración (10 milimagnitudes para los más entendidos):

curva de luz 3 - tránsito planetario

Como veis, muy similar a la que os mostré arriba. Cada medida está representada por un punto rojo en la gráfica (hay 395 puntos), y como no son exactas, se muestran unas líneas verticales para mostrar el margen de error. Nótese cómo, debido a que el planeta tiene un tamaño no muy distinto a su estrella, al tener un cierto grosor va entrando poco a poco en el disco, de ahí que exista una pendiente de bajada y de subida. Tengo que aclarar que las diferencias de brillo no se notan absolutamente nada en las fotografías. No es que haya que tener buen ojo para verlo, es que sencillamente no se puede detectar si no es con análisis matemático, ya que la diferencia es de tan sólo casi un 1% de brillo.

Hagamos ahora unas matemáticas básicas, donde espero no ahuyentar a nadie (es la única fórmula, lo prometo). Conociendo el radio de la estrella (aproximadamente 1,8 veces el del Sol), podemos saber el radio del planeta mediante la siguiente fórmula:

sirio_formula

En esta fórmula, tanto el radio del planeta como el de la estrella se expresan con las mismas unidades. Teniendo en cuenta esto, y que la diferencia de magnitudes es de 0,01, el planeta tiene 1,75 radios de Júpiter.

Si queremos obtener un número más preciso, recurrimos a programas como AstroImageJ para estudiar tránsitos planetarios. La siguiente figura se ha realizado mediante este software:

curva de luz exoplaneta - tránsito planetario

Es parecido a la anterior, pero con más información que no voy a detallar completamente. Fijémonos en la curva central, que se ha idealizado para los datos de los que disponemos. Gracias a esa curva, el programa nos dice que el planeta tiene 1,68 radios de Júpiter y orbita con una inclinación orbital con respecto a nosotros de 82,457º. Los valores aceptados hoy en día son de 1,706 (±0,056) radios de Júpiter y 82,81 (±0,37)º. Vamos, como se puede observar casi hemos dado en el clavo.

Por último, si os fijáis en la primera imagen, veréis que había una estrella con la etiqueta VAR-1. Se trata de una estrella variable de corto periodo que coincidía con el mismo campo donde se encontraba el planeta extrasolar. Tiene el poco romántico nombre de VSX J175302.5+371313, donde el programa Fotodif le calculó un periodo de 0,085 días (aproximadamente dos horas). El real teórico es de 0,083 días. Tampoco está nada mal este cálculo, si tenemos en cuenta que no hemos completado ni siquiera 3 periodos de la señal. Destacaré también un detalle, y es que las condiciones meteorológicas (no sólo el viento) empeoraron conforme avanzaba la noche, de ahí que la estrella variable tenga una curva un tanto deforme:

Curva de luz estrella variable - tránsito planetario

¡Y nada más! Toda una experiencia muy bonita en la que pudimos aprender bastante, si bien me he dejado algún detalle para el siguiente artículo. Como os dije, tuvimos tres sesiones, y ésta es solamente la primera de ellas. La segunda se nos estropeó, pero la tercera, aunque comenzó regular, mereció muchísimo la pena quedarse hasta el amanecer.

Os dejo a continuación algunas referencias por si queréis conocer más detalles:

Referencias:

Autor del artículo: Isaac Lozano.

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