Misión ExoMars 2016: el módulo Schiaparelli se estrelló en Marte.

Hace algunas semanas hablamos de la sonda espacial Gaia y los éxitos del programa espacial europeo, pero también es verdad que todo éxito se construye sobre una senda de errores, fracasos y aprendizaje continuo. Pues bien, un botón de muestra de aquello es lo sucedido con el módulo de descenso Schiaparelli, en el contexto de la misión ExoMars 2016, cuya operación de descenso sobre Marte fue un fracaso y acabó estrellándose sobre el planeta rojo.

El módulo de descenso Schiaparelli y sus instrumentos científicos (ESA).

Vamos desde el principio. El lunes 14 de Marzo de 2016 la Agencia Espacial Europea (ESA), en alianza con Roscosmos (agencia del espacio de Rusia), lanzaron al espacio la sonda ExoMars 2016 mediante un cohete ruso Protón desde el cosmódromo de Baikonur, en Kasajstán. ExoMars es una sonda con dos componentes: el orbitador TGO (Trace Gas Orbiter) y el módulo de descenso EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) bautizado como Schiaparelli.

La sonda ExoMars tiene una masa total de 4332 kg, con el orbitador TGO pesando 3732 kg y el módulo de aterrizaje con 600 kg. Tiene un diámetro de 17 metros y una altura de 3,5 metros. El orbitador TGO fue construido por Thales Alenia Space Francia, mientras que el módulo Schiaparelli es obra de Thales Alenia Space Italia. La misión principal de ExoMars (Exobiology on Mars) es analizar las trazas de metano detectadas por el rover Curiosity en la atmósfera marciana y dilucidar si este metano tiene un origen geológico o si es de origen biológico, en cuyo caso estaríamos ante una prueba indirecta de la existencia de vida en Marte.

El orbitador TGO fue diseñado para insertarse en órbita de Marte y desplegar su instrumental científico, mientras que Schiaparelli fue construido como un demostrador de tecnología. Su propósito era aterrizar en Marte y comprobar la fiabilidad de los sistemas desarrollados por los europeos, todo esto de cara a la misión ExoMars 2020 (también en alianza con Roscosmos, donde los rusos aportarán la sonda de aterrizaje), que tendrá la honrosa misión de depositar sobre Marte el primer rover europeo. También contaba con una serie de instrumentos para realizar investigaciones sobre el comportamiento de la atmósfera marciana, aunque su tiempo operacional estaba limitado a unos cuantos días.

Representación artística del orbitador TGO insertándose en la órbita de Marte(ESA).

Pues bien, tanto el despegue como el viaje de la sonda se desarrollaron sin inconvenientes. El 16 de Octubre ExoMars estaba a punto de llegar a su destino y ese día se produjo la separación del módulo Schiaparelli del orbitador TGO. A partir de ese punto seguirían caminos distintos: TGO se dispuso a entrar en órbita de Marte y Schiaparelli se encaminó hasta su punto programado de aterrizaje: Meridiani Planum, una zona del planeta rojo muy plana y a escasos 50 kilómetros del lugar donde el rover Opportunity de la NASA desarrolla su labor investigativa.

Schiaparelli debía aterrizar con auxilio de un paracaídas de 12 metros de diámetro que frenaría la enorme velocidad del módulo. Además, ya cerca de la superficie se activarían 9 propulsores de hidracina que reducirían la velocidad de descenso a unos 2 km/h, llegado a este punto, Schiaparelli se dejaría caer suavemente sobre la superficie marciana.

La zona de aterrizaje de Schiaparelli, en Meridiani Planum (ESA).

Maniobra de descenso de Schiaparelli tal como estaba planificada (ESA/ATG Medialab)

La maniobra de descenso de Schiaparelli. Los propulsores de hidracina solo funcionaron tres segundos en lugar de los 30 estipulados.


El 19 de Octubre Schiaparelli ejecutó su maniobra de descenso sobre Marte, pero 50 segundos antes del momento del aterrizaje se perdió todo contacto con el módulo. Se hicieron esfuerzos para restablecer el contacto pero todo fue en vano. Se temió lo peor: que algo hubiese salido mal durante la maniobra y que el módulo se hubiese estrellado contra el planeta rojo. Los temores se vieron confirmados cuando la sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) de NASA sobrevoló la zona y tomó fotografías con su cámara CTX, detectando un nuevo cráter de 15x40 metros: la zona de impacto del módulo, y unos metros más allá el paracaídas de la sonda, de doce metros de diámetro, todavía unido al escudo térmico trasero (backshell).

Lugar del impacto de Schiaparelli a color.

¿Qué ocasionó el accidente de Schiaparelli?

Afortunadamente tenemos los datos enviados por telemetría por el orbitador TGO. Se descubrió que la sonda se separó del paracaídas antes de tiempo, y que los nueve motores de hidracina solo se encendieron durante tres segundos en lugar de los 30 segundos programados. El funcionamiento adecuado de estos propulsores era esencial para depositar al módulo con suavidad sobre el suelo marciano, pero la falla combinada de paracaídas y propulsores provocó que Schiaparelli sufriese una brutal caída de varios kilómetros de altura sobre Marte, con los resultados que ya se pueden imaginar.

El paracaídas de frenado se soltó antes de lo programado (ESA).

Hasta el momento los análisis del incidente apuntarían a una falla en el software más que en el hardware de la nave, y es que, como dice el conocido refrán "el diablo está en los detalles". Por supuesto, la razón del fallo es una suposición que deberá ser corroborada por una investigación más acuciosa. Los representantes de la misión salieron rápidamente a dar una conferencia de prensa donde destacaron que, pese a todo, el orbitador TGO había sido un total éxito pues se había insertado sin contratiempos en órbita de Marte. También recordaron que Schiaparelli era un demostrador tecnológico, que incluso de este accidente se podían extraer lecciones valiosas de cara a futuras misiones: desde su punto de vista era mejor sufrir el percance con Schiaparelli y aprender la lección correcta a sufrir un traspié con ExoMars 2020, sonda más ambiciosa y onerosa.


Por supuesto, una misión de exploración espacial no es como salir a dar un paseo por el parque. Se trata de proyectos sumamente complejos donde nunca se puede cantar victoria antes de tiempo y los factores de riesgo jamás se pueden reducir a cero. Esto es algo que rusos y estadounidenses saben a la perfección. No obstante, la situación de los encargados del programa es delicada: próximamente se realizará la cumbre de ministros de la unión europea, donde se discutiran nuevas partidas presupuestarias para la misión ExoMars 2020. Como podrán comprender, no será fácil para los encargados de la misión solicitar fondos cuando su demostrador tecnológico se estrelló desastrosamente sobre Marte. Es algo que se produce en todos los campos. Si estás solicitando recursos para un proyecto militar o un programa social debes demostrar que el proyecto va bien encaminado, sino, corres el riesgo que te restringan los fondos o que incluso te lo cancelen de frentón.

Veremos como evolucionan los acontecimientos. En próximas entradas analizaremos como progresa la misión del orbitador TGO (la parte exitosa de la misión), y sabremos si ESA puede dilucidar las verdaderas razones del traspié de Schiaparelli.

Conferencia de prensa, comunicando el fracaso del módulo Schiaparelli.

Canopus, la segunda estrella más brillante.

Ubicada en nuestro privilegiado hemisferio sur, Canopus (Alfa Carinae) es una estrella supergigante de color blanco, magnífica para contemplar a través del telescopio o a ojo desnudo. Con una magnitud aparente de 0,72 es la estrella más brillante de la constelación de Carina, y la segunda estrella más brillante del cielo nocturno, solo superada por Sirio, sin embargo, el mayor brillo de Sirio se debe exclusivamente a que esta mucho más cerca de nosotros ("apenas" a 8,6 años luz), pues en realidad Canopus es mucho más grande y brillante que Sirio y unas 13.000 veces más luminosa que nuestro Sol. A su vez, Canopus palidece frente a los destellos de otros astros, mucho más lejanos, masivos e impresionantes.

Existieron dudas sobre su verdadera distancia a nosotros, algunas fuentes citaban hasta 1.200 años luz, hasta que la sonda Hipparcos de la ESA zanjó la cuestión calculando 309 años luz mediante el método de la paralaje.

Canopus es la segunda estrella más brillante del cielo nocturno después de Sirio.

Es un astro de tipo F0II con una temperatura superficial de 7.300 K y una masa 9-10 veces superior a la de nuestro Sol. Pero Canopus es una estrella particular, porque en su caso existen dudas sobre en que fase evolutiva se encuentra. Lo único claro es que la estrella ya salió de la secuencia principal, agotó sus reservas de hidrógeno y está fusionando elementos más pesados para mantener sus reacciones nucleares. Hay científicos que creen que se aproxima a su etapa de gigante roja y estaría fusionando helio para mantener su producción energética. Si esto es así veremos que en el futuro la estrella se hinchará notablemente y adquirirá un color rojizo debido al descenso de la temperatura en sus capas superficiales. Otros piensan que viene de vuelta de esa etapa y está en camino de convertirse en una enana blanca, pues al parecer la estrella carece de la masa suficiente para explotar como una supernova. Es difícil zanjar la cuestión. Tenemos modelos evolutivos a grosso modo sobre la forma en que deberían comportarse los astros, pero esporádicamente nos sorprenden y obligan a los especialistas a reconsiderar todos los esquemas.

Comparación de tamaños entre Canopus y el Sol.

Canopus es una estrella 72 veces más grande que nuestro Sol. Si estuviese ubicada en el centro de nuestro sistema solar alcanzaría hasta la órbita de Mercurio. Estos faros celestes son así, deslumbrantes en su majestad y hermosos dentro de su particularidad. Canopus brilla en un sector que está relativamente cerca del plano galáctico, pero su luz no es oscurecida por nubes de gas o polvo. Canopus es la estrella más brillante de la constelación de Carina (La Quilla, el "fondo" de una embarcación), una de las tres constelaciones (junto a Puppis y Vela) que formaban la antigua constelación de Argos. Tan grande en extensión era Argos que se consideró más práctico dividirla en las tres actuales, quedando Canopus en territorio de Carina, siendo su astro más brillante. El mismo nombre de la estrella, según la teoría más aceptada, rememora los mitos griegos: Para Homero, Canopus era el timonel de la nave del rey Menelao, que lo trasladó hasta Troya para rescatar a Helena y así comenzar una gresca de proporciones.

Pero la función de Canopus no se redujo a guiar al combate a aquellos primitivos guerreros. En la era de los vuelos espaciales la estrella fue utilizada para orientar los instrumentos de navegación de las misiones Apollo a la Luna, gracias a su intenso brillo y a su relativa lejanía del plano de la eclíptica.

Canopus tiene una corona magnética a unos 20 millones de grados Kelvin. Tal temperatura ocasiona que esta corona emita radiación en diversas longitudes de onda, hecho que hizo posible detectarla desde la Tierra.

Situación de Canopus en la constelación de Carina (La Quilla).

Canopus y la constelación de Carina sobre el cielo nocturno (Babak Tafreshi).

Como resulta evidente, cualquier telescopio o binocular bastará para admirar la belleza de este faro estelar. No es difícil ubicarla sobre el cielo nocturno. Está a unos 36° al sur de Sirio (y ambas estrellas tienen casi la misma ascensión recta) y una línea que parta desde Sirio y cruce por Canopus irá a dar muy cerca del polo sur celeste. A mitad de camino entre Canopus y el polo sur se encuentra la Gran Nube de Magallanes, galaxia satélite de la Vía Láctea ubicada a unos 168.000 años luz de distancia. La estrella está relativamente cerca del plano galáctico, pero su intenso brillo no queda obscurecido por nubes de polvo o gas.

Canopus es un tesoro del hemisferio sur. Debido a su declinación, Canopus no es visible por encima de los 37°, por tanto, es imposible divisarla desde Europa y la mitad norte de Estados Unidos. Es circumpolar desde los -37° (en Chile, la latitud de Temuco aproximadamente) y el mejor momento para observarla es durante el verano, en que la veremos alta sobre el horizonte y resplandecer durante toda la noche. Canopus me acompaña gentilmente cuando regreso a casa tarde por la noche, la veo levantarse sobre los techos y las copas de los árboles brillando con tanta intensidad que a veces imagino que bastaría un manotazo para bajarla del cielo...luego recuerdo su distancia real y reflexiono que los fotones de luz que veo empezaron su viaje hacia nosotros cuando Sudamérica estaba sumida en el período colonial, y Europa daba los sorbitos iniciales al cáliz de la ilustración.

La verdad es que la estrella no pone trabas ni complicaciones: yo la veo con el simple acto de asomar mi cabeza por la ventana y estoy seguro de que ustedes no demorarán en encontrarla. Es un astro notable, el segundo más brillante del cielo nocturno y una de las más brillantes -segunda después de Betelgeuse- en un radio de casi 700 años luz de distancia.

Aprovechen y salgan a mirar.

Canopus, abajo a la izquierda de la fotografía. Las manchas nubosas son la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes (Babak Tafreshi).

El cielo nocturno a mediados de la primavera. Canopus y Sirio dominan la escena.

La super Luna del siglo.

Hace un par de semanas hablamos de las características de la Luna en Perigeo, maravilloso desplante visual que la Luna nos regala sobre nuestro cielo. Pues bien, en el mes de noviembre tendremos la penúltima super Luna del año (la última es el 12 de diciembre), así que ojo, ocurrirá el día 14 del mes y será muy interesante porque en ese momento la Luna estará en su mayor cercanía a la Tierra en los últimos 70 años y la veremos casi un 14% más grande de lo habitual. Vayan desempolvando sus cámaras fotográficas. Yo no dispongo de una, pero confío en que alguno de mis amigos será capaz de capturar alguna postal formidable. Saldrá temprano por el Este (como a las 21:15 horario de Chile) y la veremos en el cielo durante toda la noche.

La próxima super Luna de estas características se producirá el año 2034.

Hermoso montaje, tiene relación con la obra del novelista italiano Italo Calvino, "Cosmicómicas".

Lo hemos mencionado en otras ocasiones, pero siempre vale la pena recordarlo: la Luna llena no es el mejor momento para realizar observación astronómica, así que mejor guarden sus telescopios. La intensidad de la luz reflejada por la Luna invisibiliza muchos de sus accidentes más relevantes y el resultado general es decepcionante. Las etapas intermedias de nuestro satélite (creciente, menguante) son el mejor momento para darle una ojeada, porque las sombras rasantes destacan el relieve y provocan maravillosos escenarios 

Pero claro, verla a la antigua (a simple vista) es un espectáculo fenomenal. Si tienen la oportunidad de alejarse de los ambientes contaminados de las ciudades sugiero que hagan el esfuerzo...¿ya lo han hecho?...vuelvan a hacerlo, vale la pena, ¿no la han visto aún?...háganlo, no pierden nada y será una experiencia nueva que sumar.

Estamos a la espera...con cuenta regresiva.

Celebración.

Pequeño motivo de satisfacción y alegría para el creador de este blog...hoy se han cumplido 1.000 visitas desde la apertura del blog, el 22 de Febrero del 2016.

Por supuesto, tengo plena conciencia de la modestia de este logro. Existen blog y sitios web que explican temáticas astronómicas con mucha más precisión y profesionalismo que yo ( con cien veces más visitas), que apenas soy un entusiasta de estos campos, pero también debo contarles algunas cosillas:

Abrí este blog en un momento muy difícil de mi vida, animado por los consejos de algunos cercanos, quienes creían que la iniciativa podría valer la pena y me permitiría distraer mi tiempo libre en una ocupación útil.

Les hice caso, pues escribir me sirve de terapia para afrontar condiciones adversas y difíciles de mi vida en las que no quiero ahondar pues sería abusar de la paciencia de mis lectores, así que me puse a redactar. De esta forma, el simple acto de llegar al millar de visitas representa superar una especie de barrera sicólogica.

Por supuesto, si detectan errores los pueden comunicar sin problemas, me comprometo a corregirlos y será una estupenda ayuda para que este blog progrese cada día más.

Gracias a todos los lectores asiduos, siéntanse como en su casa... están en su casa.

Gracias a los lectores esporádicos, a quienes pasaron una sola vez, gracias a todos.

Un abrazo.

Las supernovas

La última entrada expusimos sobre M1, la "Nebulosa del Cangrejo", un pintoresco objeto celestial originado por una impresionante demostración de pirotécnica estelar: una supernova, que será el tema de esta entrada.

Aclarar desde el principio que no todas las estrellas llegan a su fin explotando como supernovas. Ese es un camino que está reservado solamente a estrellas que tienen más de 8 masas solares, aquellas gigantes masivas, que consumen su combustible velozmente y corren vertiginosas hacia su muerte. Las estrellas con una masa menor (como nuestro Sol) siguen un camino evolutivo diferente y terminan sus días convertidas en enanas blancas, de las que hablaremos en otra ocasión. 

Una estrella es un gigantesco reactor nuclear que produce energía en forma continua, pero no lo hace por arte de magia, necesita insumos, y en su caso utiliza las reservas de hidrógeno que componen el 99% de su constitución original. Las estrellas que pertenecen a la secuencia principal fusionan átomos de hidrógeno para producir helio, proceso que irradia energía que nosotros percibimos como luz y calor.

La gran mayoría de las personas asocia las supernovas con una explosión, y eso es lo que son, con la salvedad de aclarar que una estrella ya es una explosión nuclear, aunque confinada por la propia gravedad de la estrella. Como es enorme, las capas exteriores de la estrella caen hacia el núcleo por atracción de la fuerza de gravedad. En este núcleo, que es la caldera de una estrella, se fusionan los átomos de hidrógeno para producir energía. La energía liberada por esta fusión genera una onda expansiva, una presión térmica que sostiene el peso de la estrella y evita su colapso, de esta forma, la vida de una estrella está dada por el delicado equilibrio entre la onda expansiva que la dilata y la fuerza de gravedad que tiende a comprimirla.

Todo esto podemos comprenderlo mediante un dibujito:

Pero claro, no hay plazo que no se cumpla ni deuda que no se pague. Llega un momento en que la estrella agota las reservas de hidrógeno de su núcleo. En ese instante decaen las reacciones de fusión, la estrella se contrae sobre si misma y podríamos suponer que se aproxima a un colapso gravitatorio, pero no es así porque la estrella tiene un as bajo la manga: la contracción de la estrella eleva la temperatura del núcleo. La subida de temperatura le permite al núcleo estelar fusionar los átomos de helio (más pesados que los de hidrógeno) y transformarlos en carbono. Este proceso permite continuar con la producción de  energía y equilibrar otra vez la presión térmica con la irresistible fuerza de la gravedad. 

El incremento de temperatura al interior del núcleo estelar tiene otra consecuencia importante: la estrella crece y expande su tamaño pues el calor dilata los objetos. En esta etapa la estrella crece en forma desmesurada, pero como es tan enorme el calor extremo del núcleo apenas se traspasa a las capas exteriores, que de esta forma registran temperaturas menores y adquieren un color rojizo, en síntesis, la estrella se ha convertido en una gigante roja, a estilo de Antares, Betelgeuse y Eta Carinae: un fantástico disco rojo, de un enorme volumen y un brillo deslumbrante. En esta fase la fuerza de gravedad no es lo suficientemente fuerte para mantener en su sitio las capas más externas de la estrella, que terminan por escapar al espacio y formar densas nebulosas alrededor de su desquiciada estrella madre (la nube de polvo y gas que rodea Eta Carinae es por lejos la más impresionante).

Nube de material que rodea a la gigantesca Eta Carinae, preludio de su apocalipsis (NASA, ESA, Hubble SM4 ERO Team).

De esta forma, la estrella es un objeto de densidad y temperatura crecientes hacia el núcleo. Las capas superiores proveen el combustible necesario para la fusión nuclear en las capas inferiores. Es en el núcleo de la estrella donde la temperatura y la densidad alcanzan su punto máximo.

El problema con esta secuencia de reacciones es que el núcleo de la estrella se va llenando de elementos pesados.  Es en todo sentido lo que se conoce como una "huida hacia adelante", pues la estrella fusiona elementos que liberan cada vez menos energía por unidad de masa. Para mantenerse estable debe aumentar la rapidez con que se producen estas reacciones con la consecuencia de acelerar su camino al despeñadero. Una vez que se agota el helio el núcleo de la estrella se vuelve a contraer provocando un nuevo aumento de temperatura que permite fusionar los átomos de carbono, luego repite el proceso con el oxígeno, neón, silicio hasta llegar al hierro. En este punto se produce un cambio importante. La temperatura del núcleo estelar ya es de 3.000 millones de grados, pero la fusión del hierro es un proceso que requiere energía, pero no la libera. Es un callejón sin salida, porque a la estrella ya no la salvarán los incrementos de temperatura ni ninguna estratagema: a medida que el núcleo se va llenando de hierro la estrella se aproxima a un límite peligroso más allá del cuál no tendrá más opciones para continuar con su ciclo vital, quedándose entre la espada y la pared.

Una estrella gigante roja, etapa previa de una supernova, repleta el firmamento de un planeta que orbita a su alrededor.

Estructura interna de una estrella próxima al desastre: su núcleo está compuesto de hierro, producto de la fusión de elementos cada vez menos pesados en las capas superiores (Wikipedia).

Pues bien, llega un punto en que le núcleo de la estrella, rico en hierro, ya no es capaz de seguir con los procesos de fusión nuclear para contrarrestar la irresistible fuerza de gravedad. El núcleo de hierro se mantiene estable mientras su masa sea inferior a 1,4 masas solares, lo que se conoce como límite de Chandrasekhar. Cuando se excede este límite el núcleo no puede soportar su intenso peso y sobreviene el colapso gravitacional. En cosa de un segundo, un simple segundo, el núcleo de la estrella se contrae violentamente sobre si mismo, provocando el derrumbe hacia dentro de las capas externas de la estrella. Estas capas se dan un golpe terrible con el denso núcleo, generándose un fuerte rebote que las obliga a salir disparadas hacia el espacio a una velocidad que puede ser hasta un 30% de la velocidad de la luz. El violento proceso genera unas cantidades increíbles de energía, que percibimos desde la Tierra en la forma de un brillo que puede rivalizar (de hecho, sobrepasar) a todas las restantes estrellas de una galaxia. Es el fin, un objeto enorme, de unas dimensiones que desafían toda capacidad de comprensión, ha sido destruido en cosa de segundos.

Simpático video. Los autores explican porque las capas externas de la supernova salen disparadas al espacio.

Pero claro, en esta historia no todo es caos y destrucción, porque las supernovas son un eslabón esencial de la cadena de acontecimientos que han permitido a la humanidad escalar hasta el sitial que hoy ocupa: los elementos más pesados que el hierro solo pueden crearse en el interior de una supernova, en la implosión de un núcleo estelar: las enormes presiones y temperaturas generadas en la estrella durante su muerte generan hierro, plomo, zinc, oro, plata, uranio, cobre, todos elementos esenciales para nuestro organismo, economía y estilo de vida...si al fin y al cabo es exactamente como lo resumía el gran Sagan, "somos polvo de estrellas", frase que es absolutamente literal (aparte claro, de su belleza intrínseca). Todo este valioso material queda flotando por el espacio interestelar y será la materia prima que dará origen a una nueva generación de estrellas y planetas.

La estrella ha muerto, es decir, ha mutado desde su forma convencional y se transformará en un objeto sorprendente: algunas logran frenar el colapso gravitacional mediante la llamada presión de degeneración de los neutrones (que puede soportar un núcleo que tenga como máximo tres masas solares) y se transforman en una estrella de neutrones, un objeto de unos 25-30 kilómetros de diámetro en que los átomos del núcleo están tan apretados que forman una amalgama increíblemente densa, tan densa que una simple cucharada de su material pesaría tanto como toda la humanidad.

 Las estrellas que tienen entre 10-25 masas solares (las hay con hasta 250 veces la masa del Sol) no tienen posibilidades de frenar el colapso gravitatorio, se contraen sobre si mismas hasta formar un objeto pesadillesco, tan denso que ni siquiera los rayos de luz pueden escapar de sus fauces: un fantástico agujero negro.

En nuestra galaxia el registro más famoso que tenemos de una supernova es la que dio origen a la Nebulosa del Cangrejo. El evento fue documentado por astrónomos del lejano oriente y algunos árabes, pero en aquella época no existian aparatos ópticos para facilitar la investigación. Un poco antes, por el año 1006, observadores de distintas partes del globo terrestre registraron la aparición de una estrella extremadamente brillante en la constelación de Lupus. Alcanzó una magnitud aparente de -7,5, que la convierte en la supernova más brillante divisada en nuestra galaxia. La siguiente supernova fue observada por el astrónomo danés Tycho Brahe, y el último evento fue registrado por Johannes Kepler en la constelación de Oficuo en 1604. Lamentablemente todos los episodios citados fueron anteriores al desarrollo de la era industrial, donde nuestros radiotelescopios y observatorios espaciales indagan en detalle los secretos del cosmos. Los astrónomos de antaño tuvieron que documentar a ojo desnudo y contentarse con hacer un mar de suposiciones sobre la naturaleza de lo que estaban viendo. A partir de entonces no se han registrado más supernovas en nuestra galaxia; esto no quiere decir que no hayan ocurrido (posiblemente se da una cada 50 años), pero las capas de polvo y gas en dirección al núcleo galáctico obscurecen buena parte de la visión en el óptico y es muy posible que varias supernovas, pese a toda su espectacularidad, hayan pasado completamente desapercibidas. Pero el universo es enorme y otras espectaculares supernovas han sido observadas mientras vuelan en pedazos en otras galaxias. Quizá la más provechosa desde el punto de vista del quehacer científico sea SN 1987A, descubierta en el año 1987 en la Gran Nube de Magallanes. Fue la primera ocasión en que los astrónomos modernos pudieron observar con detalle una supernova, con el añadido de encontrarse relativamente cerca, a "solo"168.000 años luz de nosotros.

La suma de todos los miedos, una bestia de pesadilla que desafía todas las estimaciones, fue descubierta el 2015 en una galaxia situada (por suerte) a nada menos que 3.800 millones de años luz de nosotros. Fue denominada ASASSN-15lh y se lleva por lejos el premio porque los científicos han calculado que alcanzó un brillo ¡570.000 millones de veces superior al de nuestro Sol! o veinte veces más brillante que toda nuestra Vía Láctea. Si ASASSN-15lh hubiese estado ubicada a la misma distancia de Sirio (8,6 años luz) su brillo sería semejante al de nuestro Sol.

La supernova 1994D en la galaxia NGC 4526 (NASA)

Impresión artística de ASASSN-15lh, tal como se vería desde un planeta de la misma galaxia, situado a 10.000 años luz de distancia (Wayne Rosing).

Restos de la supernova de 1604, descubierta por el astrónomo alemán Johannes Kepler (Wikipedia)

Lápida mortuoria de la supernova de 1574, obsrervada por el astrónomo danés Tycho Brahe (NASA)

Hemos explicado en forma somera el proceso de las supernovas. Habría mucho más que contar pero no quiero alargarme demasiado. Sin duda habrá ulteriores entradas donde podremos explayarnos más sobre el tema. Por ahora, decir que los astrónomos vigilan a Betelgeuse y a Eta Carinae, porque se piensa que están en los estertores de su agonía y podrían convertirse en supernovas en breve tiempo. Esta definición de "breve" es, por supuesto a escala cósmica y encierra un margen de tiempo que oscila entre miles a un millón de años, es imposible saberlo con mayor certeza. La gente se pregunta si la muerte de alguna de estas gigantes tendría repercusiones para la vida en la Tierra, donde la mayor preocupación estaría en las enormes cantidades de radiación letal que una supernova derrama por el espacio. Para evaluar este riesgo diremos que todo depende de las distancias involucradas: Si Betelgeuse estuviese, digamos, a unos 10 años luz de la Tierra, las consecuencias serían devastadoras para nosotros, pero afortunadamente todas las candidatas a supernovas están demasiado lejos de la Tierra, y el riesgo de que nos afecten en realidad es muy bajo.

La Nebulosa del Cangrejo.

A los filósofos griegos les parecía que el cosmos era una obra inmutable, un magnífico telón de fondo que había existido por toda la eternidad y en cuyo mecanismo de funcionamiento solo era esperable la perfección. Platón creía que el círculo era propio de los planetas y las órbitas, porque era una figura geométrica perfecta, equiparable a los arquetipos que existían en el mundo de las ideas y que el alma humana recordaba vagamente tras su estadía en este plano: "Lo hizo redondo y esférico (el universo) y le dio la forma orbicular, que de todas las figuras es la más perfecta". Conceptos de esta naturaleza formaban parte de la teoría heliocéntrica de Tolomeo, quien, a su turno, estableció las bases cosmológicas que apuntalaron el medievo europeo.

Pero claro, los filósofos se equivocaban: el cielo no es inmutable (ni eterno), y estaba sometido a un montón de sutiles cambios que ellos preferían ignorar.

Dentro de estos cambios, quizá nada más disruptivo que una supernova, ese fantástico evento cósmico en que una sola estrella llega a rivalizar en brillo con toda una galaxia, interrumpiendo la monotonía de los cielos con la delicadeza de un elefante en una cristalería. El tema de nuestra entrada, la Nebulosa del Cangrejo, esta íntimamente relacionada con las supernovas, como veremos a continuación.

La complicada estructura de la nebulosa. Su origen es reciente, pues no existía hace mil años (NASA/ESA).

La llamada Nebulosa del Cangrejo (M1, NGC 1952) es un fotogénico objeto celeste ubicado en la constelación de Taurus (El Toro). Está ubicada a unos 6.500 años luz de nosotros y es una turbulenta nube de gas de unos 10 años luz de diámetro, esto es, el doble de la distancia que separa al Sol de la estrella más cercana: Próxima Centauri a 4,2 años luz. Este tamaño equivale a unos 7 minutos de arco visto desde la Tierra (la Luna llena tiene unos 30 minutos de arco).

La nebulosa fue avistada el año 1731 por el astrónomo inglés John Bevis, pero sería Charles Messier quien le daría mayor notoriedad al incluirla como el primer objeto de su célebre catálogo. Messier era un laborioso cazador de cometas francés, pero en sus jornadas de observación solía confundirse con objetos celestes que, a primera vista, asemejaban cometas. Para no tropezar con la misma piedra decidió elaborar un catálogo con estos engañosos objetos y así evitar que le fastidiasen sus jornadas de trabajo. El primer objeto que colocó en su lista es la nebulosa del cangrejo, que tomó el nombre de Objeto Messier 1, M1. Respecto a su coloquial nombre de "cangrejo", se lo debemos al astrónomo conde de Roose, quién en 1844 resolvió la nebulosa con su potente telescopio. El imaginativo conde encontró que los difusos filamentos de la nube tenían la forma de un cangrejo y así la dibujó en su bitácora.

Dibujo del conde de Roose, con su interpretación de la nebulosa (Wikipedia).

Situación de la nebulosa en la constelación del Toro (Stellarium).

Vista al detalle, la nebulosa parece un complicado y caótico amasijo de filamentos que se entrecruzan en todas direcciones. Esta formada básicamente por helio, hidrógeno ionizado, y trazas de otros elementos. En luz visible el corazón de la nube muestra un color azulado, que estaría provocado por la radiación sintrónica que emite la estrella situada en su centro. En 1921 J. C. Duncan, analizando las fotografías de la nebulosa, llegó a la conclusión de que la nube de gas estaba en plena fase de expansión, creciendo varios segundos de arco por año. La estructura de la nebulosa cambia con bastante rapidez, y las diferencias suelen ser notorias con años de diferencia.

El origen de la nebulosa es sumamente interesante: está constituida por los restos de la espléndida supernova del año 1054. Ese año, astrónomos chinos, árabes, coreanos, y algunos pueblos precolombinos de norteamérica, observaron la aparición de una "estrella invitada" en la constelación del Toro. Su brillo extraordinario podía ser visto a plena luz del día y por las noches se constituyó en el objeto más brillante del cielo a excepción de la Luna. Nos podemos imaginar la perplejidad y el temor que su intempestiva aparición provocó entre las gentes de la época. Los astrónomos chinos zanjaron la cuestión asegurando que todo se trataba de un buen augurio, que era una muestra de que los dioses estaban satisfechos con el emperador celeste y nada más. Respecto a Europa, no ha llegado hasta nosotros ninguna crónica o noticia del suceso, un hecho notable pues se trataba de una época en que cualquier evento estelar podía interpretarse como una señal inminente del apocalipsis y la consumación de los tiempos. Como sea, la supernova apareció el 4 de Julio y pudo ser vista a en pleno día durante 23 días, a partir de ese punto su brillo fue decreciendo, pero aún así pudo ser contemplada hasta 653 días después de su aparición.

Detalle de la nebulosa: Obsérvese la intrincada red de filamentos (NASA/ESA).

La Nebulosa del Cangrejo está formada por las capas de material que la estrella expulsó al espacio durante este evento cataclismico. El análisis espectroscópico (corrimiento hacia el rojo) de la nube muestra que el gas aún se expande por el espacio circundante a una velocidad de 1.700 kilómetros por segundo, con una temperatura que alcanza los 10.000 K. La cantidad de masa contenida en la nebulosa equivale a unas dos masas solares, y se ha calculado que la estrella progenitora tenía entre 5-10 masas solares. No se puede dudar que SN 1054 (nombre oficial de la supernova) fue una de las supernovas más potentes que ha visto nuestra galaxia: en la entrada dedicada a Betelgeuse discutíamos las consecuencias que su explosión como supernova podría acarrear para nuestro planeta, pues bien, Betelgeuse está ubicada a unos 640 años luz de nosotros, pero la estrella que originó la nebulosa del cangrejo estaba ubicada diez veces más lejos y aun asi brillaba a pleno día. Si SN 1054 hubiese estado en la posición de Betelgeuse la cantidad de radiación emitida al espacio hubiese tenido consecuencias importantes para la vida en nuestro planeta.

Un estudio de los datos consignados por los astrónomos chinos deja bien en claro que la nebulosa está situada en el punto exacto donde ellos declararon ver la "estrella invitada", también se ha medido la velocidad con que la onda expansiva de esta nebulosa se extiende por el espacio. El resultado es que si hacemos correr el reloj hacia atrás, tenemos que la nube se está expandiendo desde su punto inicial desde el año 900 aproximadamente, en resumen, que el caso parece conclusivo. Por otra parte, llegará un lejano día en que la nebulosa, debido a la progresiva dispersión de su materia, deje de ser visible para nosotros.

Los restos de la estrella progenitora aún están situados en las entrañas de la nebulosa, bajo la forma de una estrella de neutrones, un cuerpo estelar extremadamente denso, que emite cantidades gigantescas de radiación electromagnética, lo que llamamos un púlsar. Tiene unos 30 kilómetros de diámetro y rota sobre su eje a la asombrosa velocidad de 30 veces por segundo. Este monstruo estelar emite chorros de radiación (ver animación a la izquierda), desde rayos X a rayos gamma. La mayor parte de estas ondas radioeléctricas son emisiones de tipo sincrotrón, emitida por electrones que se mueven dentro de un potente campo magnético a velocidades próximas a la de la luz. Cuando uno de estos chorros coincide con el plano visual de nuestro planeta podemos detectarlos desde la Tierra mediante el uso de radiotelescopios, y su intensa actividad es responsable de la coloración central de la nube, como de su velocidad de expansión, de hecho, el viento estelar procedente del ecuador del púlsar genera ondas de choque que impactan con el gas circundante y van transformando la fisonomía de la nebulosa.

Nebulosa del Cangrejo, vista en luz infrarroja por el telescopio espacial Spitzer (NASA).

Decíamos que M1 está ubicada en la constelación del Toro, casi en la punta de uno de sus cuernos. La estrella brillante más cercana es Zeta Tauri (magnitud 3) a un grado al noroeste. M1 es un objeto con magnitud aparente de 8,4 bastante difuso y se necesita un telescopio de cierta propiedad para resolver algunos detalles. Algunos podrían sentirse decepcionados con el resultado de sus observaciones. Un telescopio con aperturas de 50-70 mm dejará ver una mancha de aspecto difuso, sin distinguir mayores detalles. La utilización de aperturas de 100-200 mm permite ver algunos discretos detalles, con la condición de tener cielos suficientemente oscuros (un buen seeing), y solamente largos tiempos de exposición permiten revelar la delicada estructura de filamentos que caracteriza a la nebulosa.

Pero claro que vale la pena darle una ojeada. Esa mancha nubosa es el resultado de una fantástica pirotecnia estelar, un evento que origina algunos de los elementos más preciados que existen en la Tierra (como el oro) y otros que son esenciales para nuestra vida, como el hierro. Pero de todo esto hablaremos con más detenimiento en la próxima entrada, que estará dedicada a las supernovas, por ahora M1 les espera...salgan a mirar.

La sonda espacial Gaia y un mapa en 3D de la Galaxia.

El telescopio espacial Gaia, propiedad de la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) fue lanzado al espacio el 19 de Diciembre de 2013, desde el centro espacial de Kourou en la Guayana Francesa. Se utilizó un fiable cohete propulsor Soyuz ST-B y 42 minutos después del despegue la sonda se desacopló del sistema propulsor para emprender un viaje de tres semanas hasta su posición final: una órbita de Lissajous, en el llamado punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol.

Gaia es, básicamente, un observatorio espacial cuya misión es cartografiar nuestra galaxia, elaborando un completísimo mapa tridimensional con las posiciones y movimientos de 1.142 millones de estrellas. Esto es aproximadamente un 1% del total de astros que contiene nuestra Vía Láctea, y sin embargo, es un número largamente superior a las 120.000 estrellas que fueron catalogadas por su antecesora, la sonda Hipparcos. Como se desprende de estos datos, en realidad Gaia solo está mapeando los vecindarios próximos a nuestro sistema solar y una porción del núcleo galáctico (aparte de galaxias y quásares, por supuesto), es decir, aquellas porciones del espacio  suficientemente cercanas como para que el sistema de determinación de distancias por paralaje sea preciso. La elaboración de un mapa 3D definitivo de nuestra Galaxia (ni hablar ya de todo el cosmos) seria una obra monstruosa e imposible al día de hoy, tan compleja y elusiva como una construcción al detalle de todas las conexiones neuronales de un cerebro humano.

Pero no se trata solo de estrellas...se calcula que Gaia podría descubrir millones de galaxias, 10.000 exoplanetas gracias al método de tránsito, astrometría o velocidad radial, 50.000 enanas marrones, 20.000 supernovas, 500.000 quásares y unos 100.000 objetos -principalmente asteroides- al interior de nuestro sistema solar. Uno de los aportes fundamentales de Gaia será precisar la real distancia a que se encuentran las estrellas conocidas como variables cefeidas, clase de astros que tienen una gran importancia porque son usados como puntos de referencia para definir las distancias a muchos objetos de espacio profundo.

Gaia (ESA)

El punto conocido como Lagrange L2 está ubicado a 1,5 millones de km. de la Tierra y es especialmente apto para ubicar telescopios espaciales (Wikipedia).

La precisión con que trabaja Gaia deja los pelos de punta. Su precisión es 100 veces mayor a la de la sonda Hipparcos. Para estrellas de magnitud de 15 el margen de error es de 20 microsegundos de arco, y para estrellas con magnitud 22 el margen sube a unos 200 microsegundos de arco. Para que nos hagamos una idea: sus instrumentos son tan sensibles que podría precisar el grosor de un cabello humano a una distancia de 1.000 kilómetros.

Gaia fue construida por la empresa EADS Astrium. Tiene unos 10 metros de diámetro y 3 de alto. Pesa 2.030 kg. y está dividida en dos secciones: módulo de carga y módulo de servicio. El módulo de carga pesa unos 700 kg. y contiene los telescopios que la sonda utiliza. El módulo de servicio integra los paneles y el sistema de propulsión, ¿su costo?...la friolera de 750 millones de euros.

Para lograr sus objetivos Gaia está equipada con dos telescopios separados por un ángulo de 106.5°, cada uno equipado con un espejo principal de 1,7 x 0,7 metros. Estos telescopios actúan en conjunto y dirigen la luz hacia una cámara equipada con 106 sensores CCD de 4.500 x 1.966 píxeles cada uno, esto es, una capacidad total de un billón de píxeles.

La función principal de Gaia es la astrometría (ESA).

Ilustrativo video, con las características y objetivos de la misión.

Gaia en su etapa de construcción (ESA).

El tiempo de duración de las misión es de cinco años. En ese lapso Gaia observará cada cuerpo celeste unas 70 veces y recabará una cantidad gigantesca de datos. Toda esta ingente masa de información deberá ser procesada antes de extraer conclusiones definitivas. Se espera que su mapa tridimensional de las estrellas esté listo par el 2022, no obstante, la información aportada por Gaia tendrá a los científicos entretenidos por muchos años más, porque será fundamental para comprender aspectos claves que están relacionados con el origen y evolución de nuestra galaxia.

Gaia mantiene contacto con la Tierra durante ocho horas al día. transmitiendo información a las estaciones de la ESA en Cebreros (España) y New Norcia (Australia).

Ya tenemos algunos resultados. Con información aportada por Gaia, ESA publicó el pasado mes un extracto que contiene las distancias y movimientos de dos millones de estrellas. El mapa es una síntesis de las observaciones realizadas entre Julio de 2014 y Septiembre de 2015.

Avance del trabajo de Gaia: Una visión tridimensional de nuestra galaxia junto con otras galaxias cercanas. Este mapa contiene las posiciones de dos millones de estrellas (ESA).

En suma, Gaia es una máquina destinada a revolucionar nuestro conocimiento de los cielos, bastante más avanzada que el veterano y querido telescopio espacial Hubble. Los datos que nos aporte serán la materia prima con que trabaje una generación entera de astrónomos y la misión es una muestra de las capacidades de Europa cuando se propone objetivos ambiciosos. El gran éxito de la misión Rosetta (ya habrá tiempo de dedicarle una entrada) es otro botón de muestra de que la exploración del espacio es una tarea de colaboración y sinergia, que no puede ser monopolizada por determinados países o agencias.

Despegue y desacople de Gaia