La astronomía es un viaje al pasado. Al mirar una estrella lejana, dado que su luz viaja a una velocidad finita y el espacio entre ésta y la Tierra es grande, la vemos tal como era cuando su luz salió de ella, hace millones o miles de millones de años. Pero los astrónomos están haciendo algo más. Están mirando las imágenes de estrellas tomadas hace años. Aquí dos ejemplos del poder de los archivos de imágenes astronómicas.
Digitalizando variables
Los investigadores de la Universidad de Harvard están llevando un esfuerzo por digitalizar 525.000 placas fotográficas tomadas en observatorios alrededor del mundo entre los años 1880 y 1980.
La colección, la más grande del mundo en su tipo, contiene un tesoro oculto de datos en general no examinados, de acuerdo al profesor de astronomía Jonathan Grindlay, quien lidera el proyecto de digitalización.
Según el profesor, cada placa fue examinada por uno o unos pocos objetos de interés por astrónomos específicos. Cuando se considera que cada placa contiene unos 100.000 objetos y que cada uno fue fotografiado entre 50 y 3.000 veces a lo largo de los años, el conocimiento potencial acerca del cambiante universo escondido en las placas del Observatorio de Harvard es enorme.
El proyecto se denomina DASCH, sigla que significa Acceso Digital al Cielo del Siglo en Harvard, y comenzó en 2004 con fondos de la Fundación Nacional de Ciencias Estadounidense. Luego de dos años desarrollando un escaner específico para las placas y una versión inicial del software, los primeros escaneos comenzaron en 2006. Desde entonces, el trabajo se enfocó en hacer programas que le den sentido a la ingente cantidad de datos que las placas contienen.
"DASCH mirará a cada objeto en la placa con software especialmente desarrollado y medirá su brillo", explicó Grindlay.
Al buscar variación de brillo en los objetos, el escaneo y reconocimiento de las placas es ideal para identificar distintas clases de estrellas variables. Aunque sólo el 1% de la colección se escaneó hasta ahora, el esfuerzo ya está dando sus frutos, con el hallazgo de miles de variables.
La colección es el resultado del trabajo que comenzó en los años 1880 por el director del Observatorio de Harvard, Edward C. Pickering. Él entendió el potencial de la fotografía como una forma no sólo de recolectar datos astronómicos, sino de congelar un momento del tiempo para las posiciones celestes y su brillo y preservar esos datos para futuros astrónomos.
Por aquel tiempo, un sondeo sistemático del cielo era raro y mucho más si de estrellas variables se trata, dado que la física que ellas envuelven se comenzó a entender recién en los años 1920 en adelante.
La mayoría de las placas tienen un tamaño de 20x25 centímetros, aunque hay unas 25.000 que son más grandes (alrededor de 35x43) y otras 2.000 son circulares, bañadas con una emulsión fotográfica en uno de sus lados.
La idea fue concebida por Grindlay a finales de la década de 1980 cuando las computadoras y los procesos de digitalización comenzaron a suplantar la observación fotográfica tradicional. Pero comprendió que la cantidad de datos -que calcula en 1,5 petabytes- era demasiado grande para manejar en aquellos tiempos.
Esto cambió ya y en 2003 se dio cuenta que era un proyecto que podía hacerse. Así, junto con otros colegas, aplicaron para una subvención y nació DASCH.
A pesar de haber escaneado más de 5.500 placas, el proyecto sigue en etapa de desarrollo. Los primeros años los pasaron creando y construyendo un escaner capaz de manejar las placas físicamente y detectar los pequeños cambios en luminosidad.
La mesa del escaner es conducida magnéticamente y puede manejar dos placas a la vez. Está diseñada para medir la posición de una exposición con gran exactitud. Las placas son escaneadas en una habitación oscura e iluminadas por debajo con una serie de flashes de LEDs rojos. El escaner toma 60 imágenes de cada placa, capturadas a través de una lente fija y una cámara CCD. La imagen luego se procesa con un software en un proceso que en total dura sólo 90 segundos para dos placas.
El programa, además, asigna un valor numérico al brillo y posición de cada objeto en la imagen y puede detectar variaciones en brillo de hasta 5 a 10 porciento.
Existen también registros manualmente escritos de cómo se tomaron las placas. Estos meta-datos, como los llama Grindlay, se conservan en 1.200 cuadernos de registros que también se digitalizarán.
El proyecto es ambicioso e incluye la creación de una interface que permita el acceso a los datos para la libre disposición de los mismos. Pero la parte más dura es el escaneo mismo. El grupo realiza el trabajo para unas 160 placas a la semana y necesitan fondos para acelerar el proceso. La máquina fue diseñada para realizar el escaneo de hasta 400 placas al día, con lo que se podría digitalizar la colección entera en unos pocos años.
"La idea es poner este increíble tesoro escondido online para que lo puedan tener los astrónomos y el público", comentó Grindlay.
El archivo de las supernovas
Un equipo internacional de astrónomos encontró una mejor manera de examinar los orígenes y evolución de las galaxias.
"Hemos ideado una técnica para descubrir explosiones de supernova a mayores distancias que las previamente conocidas", indicó Ray Carlberg de la Universidad de Toronto.
La idea fue revisar las imágenes adquiridas por el sondeo del Telescopio CFHT. "Nuestro truco fue juntar seis meses de imágenes para crear una imagen muy profunda del cielo. Esto nos permite buscar objetos que cambiaron en brillo a través de un largo período de tiempo", explicó Carlberg.
Con esta técnica dicen haber descubierto una supernova ultra distante. Luego de identificar cuatro potenciales supernovas, los astrónomos usaron el espectógrafo en el Telescopio Keck I (LRIS) y en el Keck II (DEIMOS) para analizar el espectro de luz de cada objeto y así determinar su composición y distancia.
Según Jeff Cooke, de la Universidad de California y autor del reporte publicado en Nature, aunque las nuevas explosiones podrían ser las supernovas más lejanas de cualquier tipo encontradas a la fecha, el innovador método desarrollado podría hacer posible identificar eventos aún más distantes.
"Es como en fotografía cuando abres el obturador por mucho tiempo. Colectarás más luz con una larga exposición", explicó Cooke sobre el método de apilar imágenes.
El estudio buscaba supernovas de Tipo IIn muy lejanas (con un corrimiento al rojo z~2). De las cuatro candidatas, tres ya fueron confirmadas.
Este tipo de supernovas ocurren en estrellas masivas (50 a 100 masas solares) que expulsan gran parte de su masa al espacio antes de explotar. Cuando los inestables núcleos colapsan, la expansiva onda de choque golpea al material antes expulsado y crea un fulgor de luz ultravioleta que tarda meses en desvanecerse. El equipo estima que el 90% de las supernovas detectables a esta distancia son de este tipo. Las imágenes ilustran el método utilizado. Cada cuadro es la misma pequeña sección centrada en una galaxia que se descubrió que hospeda una supernova tipo IIn en el año 2004.
Cada cuadro es un año entero de imágenes, con tres años consecutivos mostrados. Debajo de estas imágenes se ve otra en la que se sustrajo la luz constante de la galaxia, revelando la supernova. Las tres supernovas confirmadas son muy lejanas (z = 0.81, z = 2.01, y z = 2.36), una de las cuales habría ocurrido hace 11 mil millones de años!
Fuentes y links relacionados
- Physorg:Building a stellar time machine y HarvardScience
- DASCH:Digital Access to a Sky Century @ Harvard
- An ultrahigh-speed digitizer for the Harvard College Observatory astronomical plates
R.J. Simcoe, J.E. Grindlay, E.J. Los, A.Doane, S.G. Laycock, D.J.Mink, G. Champine, A.Sliski
arXiv:astro-ph/0610351v1 - Type IIn supernovae at redshift z approximately 2 from archival data
Jeff Cooke, Mark Sullivan, Elizabeth J. Barton, James S. Bullock, Ray G. Carlberg, Avishay Gal-Yam & Erik Tollerud
Nature 460, 237-239 (9 Julio 2009)
DOI:10.1038/nature08082 - Univ. de California:Giant supernovae farthest ever detected
- Keck:New Method Finds Most Distant Supernovae
Sobre las imágenes
Jonathan Grindlay (desde la izquierda), Alison Doane, Edward Los, y Sumin Tang, son parte del proyecto DASCH.
Crédito: Kris Snibbe/Harvard News Office
Imágenes del escaner de DASCH.
Crédito: Harvard
Imágenes de supernovas Tipo IIn en Sondeo CFHT
Crédito: Universidad de Toronto
Imagen actualizada por la USNO
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