Historia de una inconstancia

Por Jaime García
Instituto Copérnico

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano intentó encontrar la regularidad y la constancia en el cielo que no hallaba en su entorno próximo.

Imaginó mundos y construyó monumentos que le permitieran observar esa regularidad y la usó para ayudarse en sus tareas cotidianas, como el cultivo de la tierra y la crianza de animales.

stonehengeStonehenge, monumento megalítico en Salisbury, Inglaterra

Sin embargo, en ciertos hechos que en ese orbe deslumbrante e inspirador tenían lugar, se vislumbraba que esa constancia no era tal.

Antes del telescopio

Quizá el primer registro de la inconstancia de una estrella date del año 1244 ANE y corresponda a Algol (β Persei). Se trata de una estrella que, de por sí, tiene un nombre árabe interesante: la endemoniada.  En el Calendario Cairo, en los papiros Cairo 86637, P. BM 10474 y Sallier IV, se describen días afortunados y desafortunados basados en la periodicidad de la Luna y de esta estrella.

A Algol, la segunda estrella más brillante de la constelación de Perseus, se la representa como el ojo izquierdo de la Gorgona, cuya cabeza el héroe sostiene en su mano. Así se la puede apreciar en la imagen de Johannes Hevelius (1611-1687) en Uranographia, obra póstuma de 1690.

perseusLa constelación de Perseus, según Johannes Hevelius en su Uranographia, 1690

Es una estrella que varía su brillo regularmente cada 2 días, 20 horas y 49 minutos. John Goodricke (1764-1786) fue quien formalmente determinó ese período, en 1782. Sugirió la hipótesis de que sus variaciones podrían deberse a un eclipse estelar ya que, cada tres días, la estrella disminuye su brillo en tres cuartas partes de la intensidad, durante 10 horas.

Los eclipses se producen porque el plano orbital del sistema que involucra dos estrellas de distinto brillo, por unidad de superficie, coincide con nuestra línea visual hacia él. Al ocultarse la componente más brillante, se produce esa disminución en el brillo del conjunto. Las estrellas no pueden separarse visualmente porque se encuentran muy próximas entre sí.

La noche del  30 de abril del año 1006 de nuestra era, personas de varios lugares (actuales China, Egipto, Irak, Italia, Japón y Suiza) identificaron una estrella muy brillante que súbitamente apareció en la constelación de Lupus, el lobo, entre el Centauro y el Escorpión. Esa estrella brillaba tres veces más que el planeta Venus y casi una cuarta parte del brillo de la Luna, según relata el médico y astrónomo egipcio Ali ibn Ridwan (988 – 1061). Según los registros chinos, brilló durante tres meses. Incluso hay un petroglifo de la cultura honokam, en América del Norte, que se asocia a ese magnífico fenómeno, hasta hoy el más intenso de la historia.

En la foto, hemos representado cómo se hubiese visto esa escena.

sn 1006Así hubiésemos visto SN 1006 desde aquí

A ese fenómeno hoy lo conocemos como la supernova SN 1006. Este término fue acuñado por Walter Baade (1893-1960) y Fritz Zwicky (1898-1974) en 1931. Se trata de una explosión estelar que ocurre durante las últimas etapas evolutivas de una estrella masiva (cuando ha agotado el combustible en su núcleo y se altera definitivamente el equilibrio entre presión y gravedad, que es lo que mantiene a las estrellas como tales) o cuando en una enana blanca (un cadáver estelar como será el sol dentro de miles de millones de años), en un sistema binario, se desencadena una fusión nuclear descontrolada. El objeto original, llamado progenitor, colapsa en una estrella de neutrones (objeto compacto donde no es posible reconocer átomos sino una masa de neutrones), en un agujero negro (objeto aún más compacto del que ni siquiera la luz puede escapar de su acción gravitatoria) o se destruye por completo.

Antes de la invención del telescopio se observaron otras supernovas.

En el año 1054, astrónomos chinos, japoneses y árabes registraron la explosión de una supernova en la constelación de Tauro, donde actualmente está el remanente conocido como la nebulosa del cangrejo, el primer objeto difuso consignado por el astrónomo francés Charles Messier (1730-1817) en su catálogo publicado en 1774.

cangrejoNebulosa del Cangrejo (Messier 1)
Crédito: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

En 1572, el astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601) percibió la aparición de una nueva estrella en Cassiopeia. Su remanente fue identificado en la década de 1960.

El 9 de octubre de 1604, varias personas, incluido Johannes van Heeck (1579-1620), notaron la aparición repentina de esta estrella, pero fue Johannes Kepler (1571-1630) quien se hizo conocido por su estudio sistemático del objeto en sí, en la obra De Stella nova in pede Serpentarii.

Por sus características, las tres son consideradas supernovas.

Pero hay otras estrellas “nuevas” pretelescópicas.

En los meses de junio y julio del año 134 ANE, astrónomos chinos y muy probablemente Hiparco de Nicea (190-120 ANE), según relata Plinio el Viejo (23-29) en su Historia Natural, registraron la aparición de una estrella desconocida en la constelación de Scorpius. Tiempo después, a esas estrellas se les asignó el nombre latino nova.

Hay muchas candidatas a ser clasificadas como tales en la Antigüedad y el Medioevo, aunque esta sería la más firme.

Las novas son sistemas binarios en que una estrella le dona materia a la otra componente, una enana blanca, y esta tiene lapsos de “rejuvenecimiento”, encendiendo ese combustible recibido y brillando repentinamente. Algunas de esas novas repiten esos episodios y reciben el nombre de recurrentes. La diferencia con las supernovas es el tremendo aumento de brillo de estas últimas.

El 3 de agosto de 1596, el astrónomo David Fabricius (1564-1617) detectó la presencia de una estrella en la constelación de Cetus que nunca había visto y como luego aumentó su brillo para desaparecer, en octubre, pensó que se trataba de una nova. Sin embargo, la vio de nuevo el 16 de febrero de 1609. En 1638, Johannes Holwarda (1618-1651) determinó el período de las reapariciones de la estrella en once meses. En la misma época, el ya mencionado Johannes Hevelius observó la peculiar estrella y le asignó el nombre Mira, maravillosa en latín, y lo consignó en su libro Historiola Mirae Stellae, de 1662. Existen registros chinos y coreanos que podrían tratarse de observaciones de esta estrella, miles de años antes.

Mira es una estrella gigante roja muy evolucionada (algo así le ocurrirá al Sol en unos 5.000 millones de años), cuyas variaciones se deben a cambios en su interior que modifican su diámetro y otras características físicas en forma periódica.

Mira es considerada la primera estrella variable que tiene esa denominación. Y una estrella variable es aquella cuyo brillo no permanece constante.

La invención del telescopio

Hacia 1543, el pensamiento acerca de la inmutabilidad de los cielos ya estaba en crisis por la publicación del De Revolutionibus Orbium Coelestium, de Nicolás Copérnico (1473-1543), en su lecho de muerte. Pero el golpe maestro sería dado ya entrado el siglo XVIII.

Hay varios candidatos a los que se adjudica la invención del telescopio, pero lo cierto es que el primero en publicar su  uso para la astronomía fue Galileo Galilei (1564-1642), en el Sidereus Nuncius, en 1610. En él, explica e ilustra sus observaciones telescópicas de la Luna, los satélites de Júpiter y las estrellas, mostrando el comienzo del fin de las concepciones de inmutabilidad.

Durante los siglos XVII y XVIII se descubre poco más de una decena de estrellas variables, pero con los descubrimientos de β Lyrae, δ Cephei y η Aquilae por John Goodricke, en 1784, y de R Coronae Borealis, por parte de Edward Pigott (1753–1825), en 1795, ya se tienen las clases principales de estrellas variables:

  • Eclipsantes (Algol, β Lyrae)
  • Pulsantes (Mira, δ Cephei, η Aquilae)
  • Eruptivas (R Coronae Borealis)
  • Explosivas (novas, supernovas)

Como hemos visto, las eclipsantes varían por causas geométricas, mientras que las pulsantes lo hacen por cambios internos que se asocian a la pérdida del equilibrio entre la presión del plasma (gas ionizado) que constituye la estrella y la gravedad que sostiene a la estrella. Esos cambios se ven reflejados en la superficie radiante de la estrella, dando lugar a la variación de brillo. Ya las eruptivas varían por fenómenos de eyección de materia que provocan aumentos de brillo o disminuciones ocasionadas por el enfriamiento de esa materia y la consecuente obstrucción de la luz emitida por la estrella. Los mecanismos que dan origen a los aumentos súbitos de brillo de novas y supernovas fueron descritos en párrafos anteriores.

A partir de 1850, el descubrimiento de nuevas estrellas variables se torna exponencial. En la actualidad, se registran 2.113.647 en el Variable Star Index (VSX) de la  American Association of Variable Star Observers (AAVSO). La gráfica representa los datos de los sucesivos catálogos publicados desde 1850 hasta el VSX.

estrellas

Ese crecimiento se ha debido primeramente a la incorporación de la fotografía química a la astronomía, posteriormente al advenimiento de los detectores panorámicos electrónicos y, finalmente, a los grandes relevamientos del cielo (surveys).