Universidad Nacional de Córdoba - Facultad de Matemáticas, Astronomía y Física

09 de Octubre de 2008 |


Arte y tecnología para medir el movimiento de las estrellas



Investigadores de la UNC analizan placas fotográficas tomadas desde el Observatorio Astronómico entre 1913 y 1926. Su trabajo consiste en determinar la ubicación y desplazamiento de las estrellas registradas en esas capturas, algunas de las cuales son hasta 2.500 veces menos brillantes que las más débiles visibles al ojo humano.

Jesús Calderón e Iván Bustos Fierro, astrónomos e investigadores del OA y docentes de la Facultad de Matemática, Astronomía y Física, trabajan desde 1998 con antiguos negativos que proporcionan la ubicación de los cuerpos celestes hace un siglo, y que al compararla con datos actuales, posibilita estudiar su movimiento y el de los cúmulos estelares, por ejemplo.
Su objetivo es determinar, con una precisión de 20 milisegundos de arco, la ubicación de las estrellas más débiles. Esto equivale a diferenciar, a tres mil metros, la distancia entre dos puntos, separados sólo por el grosor de un cabello.
A comienzos del siglo XX, el Observatorio Astronómico de la Casa de Trejo participó en un proyecto internacional conocido genéricamente como Carte du Ciel. Impulsado por el Congreso Astrográfico realizado en París, en 1887, su objetivo era elaborar un atlas fotográfico de todo el cielo -denominado Carta del cielo- y medir y catalogar las posiciones de estrellas, cuyo brillo fuera hasta cien veces más débil que el de las más tenues a simple vista -el Catálogo Astrográfico-. En rigor, se trató del primer proyecto científico global de la humanidad, en el que formaron parte una veintena de observatorios de todo el mundo. El registro resultante contiene 3 millones de astros y fue utilizado como base para la confección de los más modernos.
En ese contexto, en 1900 se encomendó al Observatorio Astronómico fotografiar con un telescopio la zona del cielo comprendida entre los -24º y los -31º de declinación, el equivalente a la latitud pero medida sobre el cielo. La tarea, realizada entre 1913 y 1926, produjo unas 3.300 placas. Se trata de planchas cuadradas de vidrio de 16 centímetros de lado, de origen francés, que estuvieron sometidas a múltiples exposiciones de cada región del cielo para evitar posibles defectos de la emulsión fotosensible. Tiempo atrás, estas imágenes estelares fueron digitalizadas y forman parte de un archivo.

Fotografías a 110º bajo cero
El proceso de medición comienza con el escaneado de las placas. Para “barrer” su superficie son colocadas en un aparato que las desplaza en dos coordenadas según una secuencia preprogramada. El instrumento empleado es un microdensitómetro de la década del ‘50, que fue modernizado para esta tarea.
En cada paso, una cámara CCD Photometrics CH260, de 1024 x 1024 píxeles cuadrados de 19 micrones y 16 bits de resolución digital toma una fotografía. Es, en esencia, similar a las diminutas digitales existentes en el mercado comercial, pero para uso científico. Para eliminar el nivel de ruido durante la captura, la temperatura del detector es reducida a 110º bajo cero con nitrógeno líquido depositado en el cabezal que alberga el sensor.
El barrido completo demanda dos horas y media, y genera unos 200 megabytes de datos. La información primaria obtenida es tratada por un conjunto de programas desarrollados específicamente por el grupo de trabajo que integran los autores del estudio. Con ello es posible identificar las coordenadas celestes de las estrellas detectadas en ese negativo.

“No es algo trivial, porque los catálogos modernos especifican las posiciones y movimientos de las más brillantes. Lo que hacemos es proyectar esos movimientos hacia el pasado, para determinar dónde estaban en la época que se tomaron estas imágenes y las usamos como referencia para el cálculo de las posiciones de las estrellas débiles, objeto de nuestro estudio. La idea es simple, pero requiere mucho trabajo de software y análisis de los errores”, explica Calderón, director del estudio.

Para qué
Originariamente, las ubicaciones geográficas y la hora se determinaban a partir de la ubicación de los astros.
“En la actualidad, todas las posiciones de las estrellas están referidas a las mediciones realizadas por el satélite HIPPARCOS, que si bien tiene una precisión de un milésimo de segundo de arco (el espesor de un cabello a 60 kilómetros) sólo midió las más brillantes. Ocurre que de éstas hay pocas -120 mil en todo el cielo- y faltan las coordenadas de las más débiles. Lo que hacemos es precisar la posición de las que quedaron fuera del alcance del satélite por ser poco luminosas, que son en promedio unas cinco mil por placa. Esto nos permitirá no sólo medir su movimiento en la galaxia, sino también el de los cúmulos existentes en la zona en estudio”, subraya el titular de la investigación.

El aporte del IPEM 59, de Cruz Alta
Uno de los equipos fundamentales para el trabajo de Calderón y Bustos Fierro es el microdensitómetro. Una de sus partes esenciales es el dispositivo que permite el desplazamiento automático de las placas para su escaneo; la otra, es la cámara CCD que genera los datos.

“Por diferentes circunstancias no se pudo adquirir un microdensitómetro nuevo, entonces decidimos modernizar uno existente en el Observatorio y comprar una cámara CCD que también pudiera ser utilizada en el telescopio. El desafío implicó desarrollar la técnica de medición con este instrumental”, apunta Calderón.
Como las modificaciones necesarias -en el sistema de movimientos y la electrónica de control- no se podían realizar en ese momento en los talleres del OA, los investigadores aceptaron un ofrecimiento del IPEM 59 “25 de Mayo”, de la localidad cordobesa Cruz Alta para realizar las tareas, las que finalmente fueron concretadas por docentes y alumnos de esa institución, a cargo del docente José Nucelli. De todos modos, las adecuaciones estuvieron bajo la dirección y supervisión del Grupo de Astrometría y Desarrollo Instrumental de la institución de la UNC.
Calderón explica: “La actualización consistió en desmontar las partes mecánicas y ópticas originales, realizar algunas modificaciones estructurales del aparato y construir un nuevo sistema de movimientos para las placas, basados en motores por pasos. También se debió adecuar la electrónica y los programas de control para barrido y toma de datos en forma automática, todo manejado por computadora”.


Andrés Fernández


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