Nuestro lugar en el cielo inmenso

Recientemente la Universidad de Hawaii ha publicado un nuevo video que nos muestra el lugar de una recóndita Vía Láctea en un cluster supermasivo de 100.000 galaxias y 500 millones de años luz, Laniakea.

Pero antes de llegar a Laniakea, hay que recordar que todas las estrellas que nuestro ojo desnudo ve en el firmamento están en nuestra galaxia. Una galaxia en espiral de unos 100.000 años luz de diámetro. El Sol y los planetas que le orbitan están en un brazo de la galaxia llamado brazo de Orion o brazo local, que se encuentra a 26.000 años luz del centro; estamos en el extraradio de la Vía Láctea, entre los brazos de Perseo y Sagitario. Estos brazos giran a la velocidad vertiginosa de un millón de kilómetros por hora. Hacia el centro de la galaxia encontramos más y más estrellas. En el pársec central hay miles de ellas y concentran la mayor parte de la masa de la galaxia, lo que hace pensar a los científicos que allí hay un agujero negro supermasivo (o dos discos en forma de cacahuete). Esto no está claro porque es una zona de cúmulos abiertos y alta densidad de polvo interestelar. Es como si los árboles impidiesen ver el bosque, por eso no vale el espectro visible y para estudiarlo hacen falta radioastrónomos, que “miran” en el infrarrojo y frecuencias de rayos X y gamma.

Saliendo de la Vía Láctea hay otras galaxias, claro. Tenemos un grupo de 30 galaxias cercanas, que forman el Grupo Local, del que las tres mayores son Andrómeda, la Vía Láctea y el Triángulo. El capricho de las interacciones gravitatorias ha hecho que algunas galaxias sean satélites de otras, pero el sistema gira globalmente entorno al centro de masas, que se encontraría entre Andrómeda y la Vía Láctea. Estas dos protagonizan la interacción más importante del Grupo, pues se acercan y probablemente se fusionarán en una después de 3000 a 5000 millones de años. Otras galaxias célebres son la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes, ambas visibles desde el hemisferio austral (cerca una de la otra), que no fueron descubiertas por las civilizaciones clásicas y recibieron el nombre del hombre que inició la primera expedición europea de vuelta al globo.

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La Tierra, un lugar en el “cielo inmenso”

Ha llegado septiembre.

Y de manera muy tempranera nos sorprende con una nueva concepción de nuestro entorno galáctico vecinal. La revista Nature publica que un equipo de investigación de la Universidad de Hawai (EE.UU) ha bautizado al supercúmulo de galaxias en que se encuentra nuestra Via Láctea con el nombre de Laniakea (cielo inmenso en la lengua hawaiana).

Hasta ahora se sabía que las galaxias no se encuentran esparcidas por el universo, sino que se agrupan formando cúmulos y filamentos. Así, las 50 galaxias vecinas de la Vía Láctea se encuentran en el Cúmulo Local, y éstas a su vez en el Cúmulo de Virgo, que forma parte del Supercúmulo de Virgo con una extensión de 33 megapársecs (107 millones de años luz).

La noticia es que se ha configurado el mapa del Supercúmulo de Virgo con una precisión sin precedentes, y que forma parte de una estructura mucho mayor, del orden de 100 veces mayor y mucho más masiva, que se ha llamado Laniakea. Además,  la comprensión de Laniakea involucra al Supercúmulo Piscis-Perseo, formando un Súpercluster. El estudio permite conocer mejor lo que hasta ahora se desconocía, dónde se encuentran los límites de estos supercúmulos, y precisamente la Vía Láctea se encuentra en las afueras de Laniakea:

Resumiendo: Los científicos han estudiado 8000 galaxias cercanas y han recabado datos de posición y velocidad de las mismas con respecto a La Tierra. Dejando a un lado la expansión del Universo, han descubierto que algunas se alejan y otras se acercan. Entre las que se acercan están todas las que forman parte de Laniakea y están bajo el área de influencia del Gran Atractor. Las que se alejan forman parte del Supercúmulo Piscis-Perseo y conforman con las primeras un Súpercluster.

Magnitud aparente / Magnitud absoluta de una estrella

Como decíamos en el artículo anterior acerca de la escala de brillos de Hiparco de Nicea:

https://principiatechnologica.com/wp-content/uploads/2013/07/06/la-escala-de-brillos-de-hiparco-de-nicea-fotometria-i/

Resulta que las magnitudes aparentes dan idea del brillo con que veríamos un cuerpo celeste desde La Tierra, pero no del brillo real del cuerpo.

Para estimar el brillo real que percibiría el ojo humano de un cuerpo celeste debemos independizar el valor de “m” de la distancia desde La Tierra al cuerpo celeste.

m = -2.5 log(F(r)/F0)

Donde F depende de la distancia r.

Para independizar F de la distancia, se define que “M” (Magnitud Absoluta) es la magnitud de la estrella vista a una distancia determinada, pongamos por ejemplo, 10 pársecs. Es decir, M es el brillo aparente a que veríamos la estrella si estuviera en la zona de las estrellas cercanas, concretamente a 10 pársecs = 32,6 años luz.

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Distancia a las estrellas “cercanas”. Pársecs

Hasta ahora hemos estado viendo cómo calcular distancias dentro del Sistema Solar pero:

¿Qué pasa con las distancias a otras estrellas?

Habitualmente leemos afirmaciones de distancias desde La Tierra a otras estrellas. ¿En qué se basan?

Pues bien, el método que se emplea para estimar la distancia a las estrellas cercanas es la paralaje estelar. Como se verá, para ello es necesario medir ángulos pequeños con gran precisión pero, como ya hemos comentado para el Sistema Solar, en la actualidad se usan también radares que permiten cotejar los datos. Para complementar este método del paralaje estelar, como para la estimación de distancias a estrellas lejanas, están los métodos de fotometría y espectroscopía.

Esta paralaje estelar es distinta a las vistas hasta ahora:

Paralaje diurna (o de altura). Es la diferencia entre la dirección de un astro, visto desde un punto de la superficie de la Tierra y la misma dirección de ese astro visto desde el centro de la Tierra. Por lo tanto, es el paralaje que midió Giovanni Cassini en dos lugares distintos de la superficie terrestre.

Paralaje del radio de La Tierra visto desde un astro, por ejemplo, Paralaje solar. Es el ángulo bajo el que se ve el radio ecuatorial de la Tierra desde el centro del Sol. Es el ángulo que propone calcular Edmund Halley a través del tránsito de Venus.

En este caso, el paralaje estelar o paralaje anual, es el máximo valor aparente que puede adquirir la posición de una estrella dada en el transcurso de un año debido a la posición variable de la Tierra en su órbita alrededor del Sol:

bis

Como la distancia de La Tierra a la estrella es mucho mayor que la distancia Tierra-Sol=1UA, en cualquier posición de La Tierra en su órbita alrededor del Sol la distancia de La Tierra a la estrella es, lógicamente la misma.

Lo que se mide es la variación máxima del ángulo aparente desde el cual se ve la estrella desde La Tierra, lo que significa medir la diferencia de ángulo entre dos puntos de la órbita terrestre separados 6 meses. El ángulo de paralaje sería la mitad del ángulo medido, es decir:

Paralaje anual
Paralaje anual

El radio de la órbita de La Tierra es 1UA, considerando “p” el ángulo de paralaje, por trigonometría se cumple:

tan(p)=1UA/d

“d” será la distancia a la estrella en Unidades Astronómicas.

Como la distancia “d” es en todo caso muy grande, el paralaje “p” será siempre muy pequeño. Tanto es así que se mide en segundos de arco, y cuando el paralaje es de un segundo de arco se dice que la estrella se encuentra a un pársec (unidad de distancia).

Otra posibilidad es definir un pársec como la distancia a la que dos objetos, separados entre sí por 1 unidad astronómica, parecen estar separados por un ángulo de 1 segundo de arco. Entonces:

360 × 60 × 60 / 2 × π UA ≈ 2,06 × 105 ua ≈ 3,09 × 1016 m ≈ 3,26 años luz.

El valor adoptado por la Unión Astronómica Internacional es: 1 pc = 3,0857 × 1016 m.

Las paralajes estelares están por debajo del segundo de arco. El sistema estelar más cercano a la Tierra es Alfa Centauri, un sistema formado por tres estrellas. La más cercana de ellas, Próxima Centauri, tiene una paralaje de 0″765, correspondiente a 1,31 pc, o 4,3 años luz.

A mayor distancia, menor paralaje, y los errores cometidos se van haciendo más y más significativos, de modo que a partir de 100 años luz ya no es fiable la paralaje anual trigonométrica para determinar distancias estelares. Así pues, substraemos que medir ángulos es difícil y sólo se puede hacer con buena precisión para estrellas que estén a d < 50 pc (p > 0.02”). Son las estrellas que en el título del post hemos denominado “cercanas”, a mayor distancia se emplean otros métodos.