En la primera parte de esta presentación se hará un recorrido general por el universo, durante el cual se detendrá la mirada sobre constelaciones, asterismos y estrellas, así como sobre los componentes de nuestro sistema solar. En la segunda parte se describirá una serie de objetos astronómicos de nuestra galaxia y galaxias cercanas, para terminar con una breve mirada al espacio profundo.

Las constelaciones son figuras imaginarias que las distintas culturas que han poblado el globo terráqueo han imaginado al observar el cielo; son, por lo tanto, una proyección psicológica de dichas culturas. Los asterismos son agrupaciones de estrellas que son muy conocidas por su forma, como por ejemplo las tres Marías o el carro de la Osa Mayor, en el hemisferio norte. Las estrellas, que son los elementos más comunes en el universo, son gigantescos globos de gas en cuyo interior hay una pugna entre la gravedad, que tiende a comprimirlos y las fuerzas nucleares de fusión que tienden a expandirlos; la energía que se libera en esta lucha les da el brillo propio característico.

Constelaciones

En la Fig. 1 se muestra una fotografía, tomada en el Valle del Elqui, de una de las constelaciones más conocidas: la Cruz del Sur con su brazo largo, en rojo; su brazo corto, en amarillo; la nebulosa oscura Saco de Carbón en un círculo gris y las estrellas alfa y beta del Centauro señaladas con flechas rojas. La vía Láctea cruza a la Cruz del Sur como una franja blanquecina muy rica en estrellas, lo que puede dificultar la apreciación de esta constelación, pero es fácil distinguirla si se ubica a las estrellas alfa y beta de la constelación del centauro, dos estrellas muy brillantes, de primera magnitud que apuntan directamente hacia la Cruz del Sur. Si se prolonga en forma imaginaria el brazo largo de la Cruz hasta cuatro veces su longitud se cae en el Polo Sur celeste, cuya importancia radica en que todas las estrellas parecen girar alrededor de ese punto a medida que transcurre la noche, debido a que es la proyección del polo sur geográfico en el cielo. Los diversos telescopios se deben calibrar en relación a ese punto para realizar seguimientos, mediciones y tomas fotográficas.

Figura 1. Constelación Cruz del Sur (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la Fig. 2 se observa una de las constelaciones más conocidas, pero no por sí misma sino por su asterismo, las tres Marías, que forma parte de la constelación de Orión, el cazador compañero de Artemisa de la mitología griega. Las tres Marías conforman el cinturón de Orión, constelación muy importante porque es un verdadero faro, ya que las estrellas del cinturón están en el ecuador celeste. Se destaca Betelgeuse, estrella gigante roja cuya temperatura no supera los dos mil grados, a diferencia de las gigantes azules cuya temperatura es de alrededor de veinte mil grados. Mientras más calientes son las estrellas se ven más azul-blancas y mientras más frías se ven más rojas. En el cinturón de Orión hay muchos objetos interesantes que se describirán en el curso de la exposición. En la fotografía se señala la cabeza, un hombro y la espada que cuelga del cinturón formado por las tres Marías; en el recuadro se muestra la figura como la imaginaron los griegos de la antigüedad, cabeza abajo, tal como se ve en el hemisferio sur (Fig. 2).

Figura 2. Las Tres Marías, el cinturón de Orión (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la siguiente figura se observa otra constelación muy interesante: Tauro, reconocible por el asterismo en forma de V, o punta de flecha; la cabeza del toro está formada por el grupo de estrellas conocido como Híades, que es un cúmulo abierto, el ojo del Toro es Aldebarán, una gigante roja y los cuernos terminan en las estrellas El-Nath y El-Hecka nombres asignados por los árabes, que fueron muy buenos astrónomos antes de la llegada del islamismo. Formando parte de esta constelación está el famoso cúmulo de las Pléyades, de donde vienen los extraterrestres según los ufólogos y que se ve en las noches oscuras como una pequeña nube, muy tenue, en la que se puede distinguir seis o siete estrellas si se tiene buena vista, pero aparecen más de doscientas si se observa con binoculares. En el recuadro se muestra el asterismo característico en forma de V, tal como se ve en los cielos de Chile. En uno de los extremos de la V está Aldebarán, la alfa de Tauro, el ojo del Toro (Fig. 3)

Figura 3. Constelación de Tauro (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

La constelación del escorpión es una de las más parecidas a lo que sugiere su nombre; en ella se puede distinguir las tenazas, la cabeza y el cuerpo, que se caracteriza por la presencia de la estrella roja Antares, de anti-Ares, ya que Ares (Marte de los romanos) es el dios griego de la guerra; cuando Ares (planeta Marte) pasa por esa zona del cielo compite con esta estrella y por eso se la considera “rival de Ares”. El cuerpo termina en el aguijón. Esta constelación es fácilmente visible en invierno cuando la noche está despejada, en los cielos del este. En la fotografía se ha unido a las estrellas que componen la cabeza, cuerpo y aguijón con tenues líneas grises; la flecha señala a la estrella roja Antares (Fig. 4).

Figura 4. Constelación del Escorpión (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

La constelación de Leo es difícil de imaginar, como se puede ver en la Fig. 5, donde se representa la figura del León según lo que imaginaron los antiguos. En la fotografía, las estrellas que componen la cola, el cuerpo y la cabeza están unidas con tenues líneas grises (Fig. 5).

Figura 5. Constelación de Leo (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

Con respecto a nuestra galaxia, si se dirige la mirada desde la Tierra hacia la constelación de Sagitario se observa el núcleo de la Vía Láctea, que no se ve tan brillante porque hay grandes nubes de gas y de polvo que impiden el paso de la luz; si no existieran estas nubes la noche sería tan luminosa como el día en nuestro planeta. Según la mitología, de los amores de Zeus con una mortal, Alcmena, nació Heracles; Hera, la celosa esposa de Zeus intentó matar a este hijo bastardo enviándole dos serpientes, pero el niño las estranguló con sus manos. Una versión del origen de la Vía Láctea dice que Zeus engañó a Hera para que amamantara a Heracles; cuando la diosa se dio cuenta le quitó bruscamente el seno y del chorro de leche resultante se formó la vía Láctea. De hecho, “galaxia” significa “camino de leche”. En la Fig. 6 se muestra una fotografía de una parte de la Vía Láctea cercana a la Cruz del Sur en la que se ve la nebulosa de Eta Carinae, que después se verá con más detalle.

Figura 6. Brazo de la Vía Láctea que contiene la nebulosa de Eta Carinae (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

El sistema solar

En la Fig. 7 se muestra una fotografía de la superficie terrestre en la que se ve la línea de separación entre el día y la noche, que se denomina terminador: a la izquierda están las zonas iluminadas por el sol y a la derecha se ven las luces nocturnas de las ciudades de parte de Europa y África. En el recuadro, la Tierra vista desde el espacio.

Figura 7. Terminador de la tierra. En el recuadro, la Tierra vista desde el espacio.

En la Fig. 8 se observa un fenómeno que describió Leonardo Da Vinci: la luna vieja en brazos de la luna nueva. Uno o dos días después de que se inicia la fase de Luna nueva, la luna, el único satélite de la Tierra, se ve envuelta en una especie de nube cenicienta; si se mira con telescopio se ve una parte de ella iluminada por el sol y otra iluminada por el reflejo de la tierra.

Figura 8. La luna vieja en brazos de la luna nueva (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la siguiente figura se observa la cara oculta de la luna, aquella que no se puede ver porque el período de rotación del satélite coincide con el período de traslación alrededor de la Tierra, de modo que aquél siempre muestra a su planeta la misma cara. Aquí existe el fenómeno de rotación cautiva, que consiste en que un objeto de mayor gravedad va frenando la rotación del que lo orbita; mientras más cerca esté, más lo frena: eso ocurre entre Luna y Tierra. Esta fotografía fue una de las primeras que tomaron las naves del programa soviético Lunik del lado oculto de la luna, que tiene pocos mares, nombre que dio Galileo a las fracturas de la corteza producidas por la emergencia de magma y lava volcánica, porque le pareció que eran mares; y en cambio, tiene numerosos cráteres de impacto que datan del período turbulento del sistema solar, hace unos 4000 millones de años (Fig. 9 A). La fotografía contigua es del lado visible, que es muy distinto; en ella se observa el mar de la serenidad, donde se produjo el primer alunizaje y los montes apeninos, que son las montañas más altas de la luna.

Figura 9. A: Lado oculto de la luna (Programa Lunik) B: Lado visible de la Luna (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la siguiente figura se muestra a nuestro satélite durante un eclipse total de luna, cuando ésta entra completamente en la umbra, que es la región de sombra total, en la cual sólo queda iluminada por la luz que se refracta en la atmósfera de la tierra, que es roja; por eso a este fenómeno se le llama luna de sangre. A la derecha se observa al planeta Tierra visto desde la luna por los tripulantes de las naves espaciales norteamericanas. La luz que refleja un cuerpo celeste es el albedo; el albedo de la Tierra es cinco veces mayor que el de la luna debido a la presencia de agua, lo que explica el magnífico brillo de la tierra vista desde el espacio.

Figura 10. Luna de sangre (recuadro). A la derecha, el planeta Tierra visto desde la Luna por los astronautas norteamericanos.

Para continuar el recorrido por nuestro sistema solar es importante recordar que éste se compone de: una estrella central, cuatro planetas rocosos, dos planetas gigantes de gas, dos planetas de gas y hielo, un planeta enano y varios cuerpos menores, clasificados en satélites, asteroides y cometas.

Sol es una estrella ordinaria; orbita alrededor de la galaxia en 225 millones de años, se mueve a 250 kilómetros por segundo, su día dura 25 días terrestres y está en el período medio de su vida; en comparación con las demás estrellas, no es ni muy vieja ni muy joven, ni muy brillante ni muy opaca, ni muy grande ni muy pequeña, pero tiene una característica que comparte con 15% de las estrellas de la galaxia: es una estrella solitaria. La mayor parte de las estrellas de la galaxia son sistemas múltiples, dobles, triples o incluso más, mientras que el sol es una estrella solitaria. Se ha postulado que a gran distancia existiría una estrella enana blanca, a la que se ha llamado Némesis, que sería compañera de nuestro sol; pero son sólo especulaciones. En la siguiente figura se observa un esquema del sol que muestra el núcleo, las capas de conversión, la cromósfera, las fulguraciones y las manchas solares, que son tormentas electromagnéticas de extraordinaria potencia que en períodos de gran actividad perturban las comunicaciones de la tierra, sobre todo las de origen satelital; más afuera está la corona y el halo o viento solar. A la derecha se muestra una fotografía en rayos X de un satélite que se dedica exclusivamente a estudiar el sol, el satélite SOHO: Se aprecia una fulguración producida por un gran estallido de gas (Fig. 11).

Figura 11. Arriba, corte del sol para observar su composición. A la derecha, manchas solares y una gran fulguración captados por el satélite SOHO.

Mercurio es el primer planeta rocoso. Ubicado a 50 millones de kilómetros del sol, es apenas un poco más grande que la luna y presenta en su superficie los restos de su pasado turbulento: los impactos de cometas, asteroides y distintas estructuras que chocaron con los planetas antes de su formación y que están iguales desde hace 4000 millones de años, son verdaderos fósiles del sistema solar. Mercurio tiene la característica de que como está tan cerca del sol, su período de rotación es más o menos tres giros cada dos períodos de traslación, o sea, tres días cada dos años (Fig. 12).

Figura 12. El Planeta Mercurio.

Venus se parece mucho a la tierra. Está perennemente rodeado de una capa de nubes que origina un efecto invernadero; estas nubes son ricas en metano y anhídrido carbónico, los mismos gases que los habitantes de la tierra arrojamos en grandes cantidades a la atmósfera todos los días. En Venus esto llegó a tal grado que la luz infrarroja del sol pasa, pero no puede salir, de modo que el calor se acumula; de hecho la superficie de Venus es un verdadero infierno, con más de 500 grados y una presión atmosférica aplastante, que hace imposible el crecimiento de cualquier cosa. Venus es un planeta muy extraño porque su rotación es retrógrada, es decir, rota en sentido contrario al del resto de los planetas y el día venusiano dura el equivalente a 243 días terrestres, por lo que es más largo que el año, que dura 225 días. Tiene un gran albedo debido a sus nubes de gas, por eso se ve como un lucero muy brillante y es muy fácil de distinguir. Los griegos le llamaron lucero de la tarde y lucero de la mañana, pensando que eran dos astros distintos: al de la tarde lo llamaron Hesperos, que significa “oeste” y al de la mañana lo llamaron Phosphoros, que significa “el que trae el amanecer”; en cambio los mayas, que fueron grandes astrónomos, se dieron cuenta de que era un solo cuerpo e hicieron un calendario con base en el período sinódico de Venus que es mucho más preciso que el que se utiliza actualmente. En la Fig. 13 se muestra a Venus cubierto por sus nubes; en el recuadro se observa una cartografía de Venus obtenida por radar, que es la única manera de penetrar la capa de nubes.

Figura 13. Venus envuelto en su capa de nubes. En el recuadro, cartografía de la superficie de Venus obtenida por radar.

Marte, el planeta rojo, también se parece a la tierra; su período de rotación es muy similar, 24 a 25 horas, en cambio el año es más o menos el doble del terrestre porque está al doble de distancia del sol. A las temperaturas de Marte podría haber ciertas formas de vida siempre que hubiera agua líquida, que es la condición básica para que exista vida como se conoce en la tierra; por eso se está buscando agua en los casquetes polares, debajo de la capa de hielo de metano. Marte posee el volcán más grande del sistema solar, el Monte Olimpo, de 25 kilómetros de altura y extinto hace muchos milenios. La Mars Pathfinder fue la primera de una serie de misiones a Marte que incluyó rovers o vehículos robóticos de exploración; el primer rover que recorrió la superficie marciana fue el Sojourner, que se ve en la siguiente imagen con un fondo muy similar al desierto de Atacama; de hecho este vehículo se probó en ese desierto porque las condiciones eran similares a las que se esperaba encontrar en Marte. La misión fue un éxito completo y el recorrido exploratorio se pudo seguir por Internet (Fig. 14).

Figura 14. A: El planeta Marte B: Monte Olimpo marciano C: Vehículo de exploración Sojourner D: Sojourner recorriendo la superficie marciana.

El cinturón de asteroides, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter, a 300 millones de kilómetros de su sol, contiene materia que no se alcanzó a condensar para formar un planeta debido al efecto de la gravedad de Júpiter, por lo que se acumuló en esa zona una serie de escombros de tamaño y órbita variable; algunas de estas órbitas son tan excéntricas que podrían eventualmente cruzar la órbita de la tierra y colisionar con ésta. Los asteroides de mayor tamaño son Ceres, Palas y Vesta. En el siguiente grupo de imágenes se ve, arriba, la primera fotografía de un asteroide tomada por una sonda espacial, la Galileo: el asteroide es Gaspra, que no tiene suficiente masa como para tomar una forma esférica; al centro se observa uno de los mayores asteroides, Vesta, visto por el telescopio espacial Hubble; abajo se muestra un asteroide de la serie Amor, como se denomina a los que cruzan la órbita de la tierra (Fig. 15).

Figura 15. A: Asteroide Gaspra (desde la sonda espacial Galileo) B: Asteroide Vesta (imágenes obtenidas desde el Hubble) C: Asteroide de la serie Amor.

Júpiter, el planeta más grande del sistema solar, es un gigante de gas. Se dice que el sistema solar no es otra cosa que el sol, Júpiter y una serie de escombros entre los cuales está la Tierra. Con telescopio se observan las características bandas de nubes y la gran mancha roja, que es una gigantesca tempestad, tan grande que en ella cabrían tres tierras y lleva siglos en evolución, como se puede ver en la imagen superior de la siguiente figura, donde aparece Júpiter junto a una de sus lunas, Io. Abajo se muestra una fotografía compuesta en la que se aprecia la mancha roja y los cuatro satélites descritos por Galileo: Io, Europa, Calixto y Ganímedes.

Figura 16. Arriba, superficie nubosa y gran mancha roja de Júpiter. Abajo, fotografía compuesta de Júpiter y los cuatro satélites galileanos.

La siguiente imagen corresponde a fotografías de Júpiter y sus cuatro satélites principales, tal como se ve hoy con binoculares y tal como lo vio por primera vez Galileo con su rudimentario telescopio. La observación en dos noches consecutivas demostró a este gran astrónomo que los satélites giraban en torno a Júpiter, de modo que las teorías de Ptolomeo y Aristóteles, que afirmaban que todos los cuerpos celestes giraban alrededor de la Tierra, estaban erradas. Galileo se apresuró a alertar a la Iglesia sobre este hecho…y lo demás es una historia conocida por todos: pudo más el dogma que la ciencia (Fig. 17).

Figura 17. Júpiter y sus cuatro satélites principales, Io, Europa, Ganímedes y Calixto, en dos noches consecutivas (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

El satélite Io gira a gran velocidad alrededor de Júpiter, de modo que en el curso de una noche se puede ver cómo aparece o desaparece detrás de su planeta. Otra particularidad de Io es que tiene muchos volcanes debido a que está tan cerca de Júpiter, planeta cuyo período de rotación es de sólo once horas; esa masa gigantesca, girando a esa velocidad, genera un campo magnético y una fuerza de gravedad tan grandes sobre el satélite que provocan en su superficie verdaderas olas tectónicas de treinta metros de altura que originan los volcanes y sus explosiones de azufre. La segunda luna galileana, Europa, está compuesta por una costra de metano congelado y se cree que debajo de ella podría haber agua líquida y quizás algún tipo de vida extraterrestre. El tercer satélite, Ganímedes, presenta en su superficie un gran cráter de impacto. Calixto es el cuarto de los satélites de Júpiter que se pueden ver con instrumentos muy simples, pero el planeta gigante tiene más de sesenta satélites en total (Fig. 18).

Figura 18. Satélites de Júpiter A: Io orbitando Júpiter B: Explosión de azufre (volcán de Io) C: Europa D: Ganímedes.

Saturno es el planeta más hermoso del sistema solar debido a sus espectaculares anillos, formados por los residuos de cuerpos celestes que colisionaron dejando tras de sí estos verdaderos “escombros” de roca y hielo, en una capa de alrededor de 100 metros de espesor. Los anillos son zonas más densas separadas por espacios que se denominan divisiones; las principales son las divisiones de Cassini y de Encke, llamadas así en honor a los astrónomos que las describieron. Este planeta también tiene alrededor de sesenta satélites. En la Fig. 19 se observa una imagen de Saturno obtenida con el Hubble y una toma desde una sonda espacial que se ve en colores, pero no es así en realidad; a un lado se ven dos lunas, Rea y Dione.

Figura 19. El planeta Saturno A: Desde el Hubble B: Desde una sonda espacial, con dos lunas C: Desde un telescopio de aficionado (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la siguiente imagen se observa la superficie de Dione, que posee una estructura azufrosa muy interesante que los planetólogos de la NASA están estudiando en forma intensiva, y Titán, la luna más grande del sistema solar, que tiene una atmósfera muy semejante a la atmósfera primitiva de la tierra. La misión Cassini está estudiando este satélite en busca de evidencias de vida (Fig. 20).

Figura 20. Satélites de Saturno A: Dione B: Titán, la luna más grande del Sistema solar.

Urano es otro planeta gaseoso y muy helado, ya que se ubica mucho más lejos del sol que Júpiter y Saturno; también posee anillos, como se ve en la siguiente espectacular fotografía del Hubble, pero estos anillos no se ven desde la tierra. Una de las particularidades de Urano es que tiene una inclinación de casi 90 grados sobre su eje de traslación, por lo tanto una de sus caras mira permanentemente hacia el sol, tiene mayor temperatura y su metano se encuentra ionizado, por eso se obtiene de ella una imagen roja, mientras que la otra cara está perennemente fría y las imágenes la muestran siempre gris (Fig. 21).

Figura 21. A: Urano y sus anillos B: Las dos caras de Urano.

Neptuno, que también es un planeta de gas y hielo, se caracteriza por una gran mancha azul que corresponde a una tempestad; sus principales satélites son Tritón y Nereida. En la siguiente imagen se observa la superficie de Tritón, con lo que parece ser canales de algún elemento volcánico y algunas estructuras negras que podrían contener azufre; en la parte inferior de la imagen se aprecia una zona de la superficie que se denomina terreno en cáscara-de-melón, por su aspecto. Tritón tiene otra particularidad: gira alrededor de su planeta en sentido retrógrado, al revés de los demás satélites, por lo que se postula que en realidad es un planetoide que en algún momento fue capturado por la gravedad planeta Neptuno (Fig. 22).

Figura 22. A: El planeta Neptuno B: Su satélite principal, Tritón.

Plutón fue el noveno planeta del sistema solar hasta que fue expulsado de este sitial en la reunión de la Unión Astronómica Internacional (IAU) convocada en Praga para consensuar una definición de “planeta”, en agosto de 2006. Esta decisión fue muy criticada por los estadounidenses debido a que fue un astrónomo de esa nacionalidad, Clyde Tombaugh, quien descubrió a este cuerpo celeste desde el magnífico observatorio de Flagstaff, creado por Percival Lowell. La principal luna de Plutón es Caronte y se sabe que tiene otras más; la sonda espacial científica Nuevos Horizontes, de la NASA se encuentra en viaje hacia Plutón y se espera que llegue alrededor de 2017, momento en que se podrá obtener más información sobre este lejano astro.

El cinturón de Kuiper es una zona ubicada después de la órbita de Neptuno, a una distancia entre 38 y 200 unidades astronómicas (UA) del sol. Una UA corresponde a 150 millones de kilómetros. En este cinturón se originan los cometas de período corto, menor de 200 años.

La nube cometaria de Öort se ubica mucho más lejos, entre 2.000 y 100.000 UA desde el sol y origina cometas de período largo, de más de 200 años. Se denomina período al tiempo que tarda un cometa en orbitar al sol.

Los cometas no pueden estar ausentes en una descripción del sistema solar. Estos visitantes periódicos están compuestos por las sustancias primigenias, aquellas que dieron origen a los demás componentes del Sistema solar, de ahí el gran interés que despierta su estudio. La estructura de los cometas consiste en un núcleo compuesto por hielo de agua y polvo y una cola que se forma por el desprendimiento de partículas desde el núcleo debido al choque de éste con el viento solar, que empuja a estas partículas en dirección contraria; por esto, la cola de los cometas siempre se orienta en dirección contraria al sol. El siguiente grupo de imágenes corresponde al cometa LINEAR, que se vio desde la Tierra en el año 2000; se ve cómo el núcleo se va desgastando y la cola de gas va creciendo a medida que el cometa se acerca al sol (Fig. 23).

Figura 23. Cometa LINEAR (año 2000). El núcleo se va desgastando y la cola de gas va creciendo a medida que el cometa se acerca al sol.

En la siguiente figura se muestra al más famoso de los cometas, el Halley, pasando por la constelación de sagitario en el año 1986, cuando se acercó a la Tierra por última vez. El cometa Halley tiene un período de 75 años, de modo que la mayoría de nosotros no podremos verlo la próxima vez que nos visite. También está el cometa MacNaught, en una fotografía obtenida en Horcón y el cometa Holmes, que pasó cerca de la Tierra recientemente, fotografiado en Caleu (Fig. 24).

Figura 24. A: Cometa Halley B: Cometa MacNauhgt (Fotografía: Jaime Pérez-Olea, aficionado chileno) C: Cometa Holmes (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En la segunda parte de esta presentación se hará un interesante recorrido por las Galaxias.