Seleccionar página

Cuando miramos al cielo, vemos diferentes tipos de objetos. Algunos son hechos por el hombre (como la Estación Espacial Internacional), algunos son de nuestro sistema solar (como Venus o Saturno), pero muchos son objetos brillantes y parpadeantes, por supuesto, estrellas de fuera de nuestro sistema solar.

Las estrellas han fascinado a los humanos desde tiempos inmemoriales, especialmente porque a veces parecen parpadear. Las estrellas en realidad no titilan per se, el titilar que observamos aquí tiene más que ver con la atmósfera de la Tierra que con las estrellas mismas. Hay tres factores principales que influyen en cómo brillan las estrellas, y para comprenderlos realmente, debemos sumergirnos brevemente en la física atmosférica.

Una vista de las estrellas fotografiadas en Klein Flintbek. Detrás del árbol con las luces rojas está la torre de telecomunicaciones de Kiel. La contaminación lumínica (Kiel) también es fácil de ver. Créditos: Fabián Horst.

Turbulencia

El primer fenómeno físico que hace que las estrellas parezcan parpadear es la turbulencia.

Observamos estrellas que están muy lejos porque la luz que emiten llega a nuestros ojos (o telescopios). Pero para hacer eso, primero debe atravesar la atmósfera. Eso significa que la luz está indirectamente sujeta a fenómenos que afectan la atmósfera terrestre.

La turbulencia es un fenómeno que a menudo ocurre en escalas más pequeñas. En la atmósfera, tenemos fenómenos a gran escala como frentes fríos o huracanes que suceden todos los días, pero dentro de estos eventos, la turbulencia es importante a pequeña escala. Entonces, los frentes fríos traen grandes tormentas eléctricas, las nubes dentro del frente pueden hacer que el cielo se vuelva turbulento, y ahí es cuando el piloto del avión les dice Damas y caballeros, estamos experimentando algunas turbulencias.

Créditos de imagen: AEES.gov.

Hay varios tipos de turbulencia, incluida una llamada turbulencia térmica que ocurre cuando hay una mezcla entre aire más caliente y más frío. Esto podría suceder ya sea que el cielo esté nublado o no. Cuando una masa de aire en la atmósfera es más caliente que su entorno, comienza a ascender, creando corrientes convectivas. Básicamente, terminas con columnas en movimiento o bolsas de aire caliente que surgen de las superficies más cálidas de la tierra.

Estas bolsas de aire en movimiento pueden crear turbulencias y, en el proceso, también distorsionan la luz que pasa a través de ellas.

Cuando se trata de estrellas, el parpadeo es causado por el paso de la luz a través de diferentes capas de la atmósfera turbulenta. Esto es más pronunciado cerca del horizonte que directamente sobre la cabeza, ya que los rayos de luz cerca del horizonte pasan a través de capas más densas de la atmósfera, pero se pueden observar centelleos (técnicamente llamados centelleos) en todas partes del cielo.

Pero hay más en esta historia.

Centelleo

Diagrama esquemático que ilustra cómo los frentes de onda ópticos de una estrella distante pueden verse perturbados por una capa de mezcla turbulenta en la atmósfera. La escala vertical de los frentes de onda representados está muy exagerada.

Cuando la luz pasa a través de cualquier medio (incluida la atmósfera de la Tierra), parte de ella se refleja, mientras que otra parte pasa a través de la atmósfera, pero en un ángulo diferente, algo que se llama refracción. Cuando la atmósfera es turbulenta en una región, el ángulo de refracción no es constante, por lo que la luz puede cambiar de trayectoria rápidamente.

La alteración del índice de refracción cambia la posición aparente de los objetos, al igual que el experimento de la pajita en un vaso de agua, se ve doblado. Entonces, el cielo turbulento, que cambia constantemente el índice de refracción, hace que las estrellas parezcan moverse, por lo que titilan o centellean.

El índice de refracción diferente en el agua (frente al aire) hace que los objetos parezcan doblados. Si esto sucede rápidamente y en varios lugares, puede hacer que los objetos parezcan parpadear.

Debido a las diferencias de escala, si un objeto astronómico es lo suficientemente grande en comparación con la turbulencia, no afectará la forma en que lo vemos. Pero la luz de un objeto más pequeño (o uno que esté más lejos) se verá afectada cuando cruce el aire turbulento. Esa es la razón por la que los planetas parpadean menos (o casi no parpadean) están más cerca y los hace más grandes en comparación con la turbulencia.

Afortunadamente, los científicos atmosféricos desarrollaron una forma de monitorear los cambios en el índice de refracción de la atmósfera debido a la turbulencia. Usan instrumentos para medir la turbulencia y la usan para tratar de estimar un resultado futuro.

cielos diferentes

Para los astrónomos, el centelleo puede ser bastante problemático. Así que buscan el mejor cielo para evitar el fenómeno. Por lo general, esto significa un ambiente cuyo clima es muy seco. Cuando eso no es posible, intentan encontrar la sequedad colocando los instrumentos a gran altura. Siempre que sea posible combinar la altitud y el clima mayormente seco, tienen un buen lugar para un telescopio.

Izquierda: Monte Fuji, Japón (poca visibilidad). Derecha: Andes, Chile (Buena vista). ¡Imágenes adaptadas de CERES MountainQuest! actividad

En las imágenes de arriba vemos muy claramente la diferencia: ambos cielos estaban despejados cuando se tomaron las imágenes, pero uno (a la izquierda) estaba más turbulento que el otro (a la derecha). A la izquierda, vemos un video de una estrella grabado en el Monte Fuji en Japón, la estrella parece estar rebotando caóticamente debido a un cielo turbulento. A la derecha, vemos una grabación de la misma estrella tomada en la Cordillera de los Andes en Chile, un área muy seca y de gran altitud; la estrella rebota, pero mucho menos que en las imágenes japonesas.

Un mapa de todos los telescopios terrestres que el MST ha adquirido para observar durante K2C9. Créditos: 10.1088/1538-3873/128/970/124401

Entonces, las estrellas no brillan exactamente, pero parecen brillar desde aquí en la Tierra. Para los astrónomos, sin embargo, es importante asegurarse de eliminar el parpadeo.

Por supuesto, si coloca sus telescopios en el espacio, no tiene estos problemas porque su punto de observación está por encima de la atmósfera. Pero incluso aquí en la Tierra, los astrónomos tienen cuidado de elegir las mejores ubicaciones para colocar grandes telescopios ópticos. Suelen buscar las zonas más secas, a la mayor altitud posible, sin contaminación lumínica. Hay otra consideración: debido a que el aire generalmente fluye de oeste a este debido a la rotación de la Tierra, una forma de evitar la contaminación es colocar telescopios en las costas del oeste o en islas en medio del océano. Esto descarta la gran mayoría de los lugares de la Tierra, razón por la cual los astrónomos son tan particulares acerca de dónde colocar sus telescopios.

"