Los fenómenos astronómicos del verano

No es que en invierno no sucedan fenómenos astronómicos interesantes, pero ni disponemos de mucho tiempo libre, ni frecuentemente de una meteorología adecuada, ni oportunidad de observar detenidamente el cielo nocturno, ni seguramente de ganas después de una agotadora jornada laboral o de clases. Vale, todas son buenas excusas. Pero en verano ninguna vale: cada atardecer en la playa ofrece un espectáculo, y cada noche un paisaje celeste alucinante. A veces, incluso bastante animado.

Una de las ocasiones especiales que valía la pena aprovechar este verano la ofrecían los atardeceres de la última semana del mes de Junio, cuando tuvieron lugar dos conjunciones interesantes casi simultáneas: la Luna con Saturno[1] y Júpiter con Venus[2]. Una conjunción consiste en la aparente coincidencia o proximidad de dos astros en la bóveda celeste; obviamente no es que coincidan en el espacio, sino que quedan alineados con la Tierra, de manera que observando desde aquí parecen cruzarse. Desafortunadamente no disponía de mi cámara para hacer las fotos en condiciones en aquel momento. Hice estas fotos ese fin de semana con el móvil, con una calidad bastante pobre:

26/06/2015, 22:24 27/06/2015, 22:43

Pero recurriendo al software simulador del cielo nocturno Stellarium, os traigo una captura de pantalla que muestra cómo el día 28/06/2015, a las 22:30 aproximadamente, hora española, eran visibles las dos conjunciones a la vez, una al Sur y otra al Oeste.

Captura

Esta semana pasada hemos podido observar otro suceso más frecuente pero bastante más espectacular: una lluvia de estrellas fugaces, las Perseidas[3], también conocidas como Lágrimas de San Lorenzo. Este fenómeno astronómico consiste en que cuando pequeñas partículas sólidas suspendidas en el espacio penetran en la atmósfera terrestre, al contacto con nuestra atmósfera rica en oxígeno, arden y se desintegran completamente, produciendo un brillo fugaz que apenas dura un segundo, pero tan intenso que es visible desde la superficie terrestre durante la noche[4]. Durante el día, el brillo del cielo y del Sol hacen que no sean visibles. El nombre técnico de este fenómeno es lluvia de meteoros. Los meteoros o estrellas fugaces son estas pequeñas partículas de 1-10 mm que normalmente se desintegran a unos 100 km de altura. Si las partículas fuesen de mayor tamaño y no se desintegrasen completamente al entrar a la atmósfera, podrían alcanzar la superficie terrestre en estado sólido, y entonces se llaman meteoritos[5].

¿Cuál es la naturaleza y el origen de estas pequeñas partículas? Se trata de pequeños fragmentos de hielo y polvo que deja a su paso un cometa. En el caso de las Perseidas el cometa madre se llama 109P/Swift-Tuttle, un pedazo de hielo de 26 km de diámetro que orbita alrededor del Sol con un periodo de 135 años[6]. Pero a lo largo del año suceden otras lluvias de meteoros similares[7], con origen en otros cometas.

¿Qué son los cometas? Los cometas son fragmentos de hielo y rocas que orbitan alrededor del Sol[8]. Son, en definitiva, otros vecinos más de nuestro Sistema Solar, además de los planetas y satélites que conocemos. Suelen representarse como una esferita brillante con una cola, pero en verdad tienen formas irregulares, y durante la mayor parte de su trayectoria ni brillan ni tienen cola. Sólo son observables cuando están relativamente cerca del Sol, ya que no tienen la capacidad de emitir una luz propia. En lugar de esto, cuando están cerca del Sol, la radiación solar provoca el intenso brillo típico de los cometas, y su característica cola.

Aunque tenemos asociado el concepto de hielo a la forma sólida del agua por debajo de 0ºC, cuando hablamos aquí de hielo nos referimos a cualquier sustancia ligera congelada: puede ser agua, amoniaco, dióxido de carbono, metano… acompañado de impurezas de otros minerales

¿Cómo un trozo de hielo puede emitir el brillo y la cola? Como la luz y el viento solar se emiten radialmente desde nuestra estrella en todas las direcciones del espacio, son mucho más intensos cuanto más cerca del Sol; la intensidad de la luz y del viento solar es inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia al Sol (aproximadamente, ya que el viento solar es variable, no tiene un flujo regular[9]). Por tanto, al acercarse el cometa al Sol a menos de 10 UA (1 UA = 1 Unidad Astronómica, es una unidad de longitud usada para grandes distancias en el espacio, equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol, unos 150.000 millones de km[10]), la luz solar provoca un fuerte calentamiento de su superficie helada, sublimando parcialmente la materia de la que está compuesto, y formando una especie de atmósfera de gas y polvo llamada coma[11]; esta fracción material que se desprende en forma de gas, al contacto con el viento solar, sufre un cierto arrastre físico y algunas reacciones químicas bajo el flujo de las partículas subatómicas cargadas, dando lugar a una intensa liberación de energía en forma de luz. También la energía cinética que pierden las partículas del viento solar al chocar contra las moléculas gaseosas que libera el cometa, aunque no den lugar a reacciones químicas, puede emitirse como luz.

Formación de la coma y la cola. Imagen tomada de spaceplace.nasa.gov

Un aspecto interesante sobre la cola de los cometas es que no la deja atrás el cometa en su movimiento, a lo largo de su trayectoria, sino que siempre está orientada hacia el exterior del Sistema Solar, porque la produce y la arrastra el viento solar, que tiene dirección radial y sentido hacia fuera del Sol.

Colas del cometa. Imagen tomada de xatakaciencia.com.

Frecuentemente se observa una cola doble en los cometas: una la forma un chorro de partículas gaseosas que se desprende de la coma, y la otra un chorro similar de partículas sólidas (polvo), que al presentar estado sólido y tener más masa que las moléculas de gas, se desprenden del cometa con menor velocidad, dando lugar a una cola secundaria con mayor inercia aparente hacia atrás de la trayectoria, en dirección oblicua al viento solar. Así, mientras que la cola gaseosa tiene exactamente la dirección del viento solar, la cola secundaria forma una estela un poco más rezagada hacia atrás.[12]

¡Qué interesante, es todo esto! ¡Qué ganas de ver un cometa! ¿Cuándo podremos ver pasar de nuevo el cometa 109P/Swift-Tuttle? Se descubrió por primera vez en el siglo XIX, concretamente a principios de la década de 1860; la última vez que volvió a ser observable fue en 1992, por eso sabemos que su periodo orbital es de unos 135 años, así que volverá más o menos por  2127. No, no lo veréis ninguno de los que leéis esta reseña, lo siento mucho. Por si os sirve de consuelo, tampoco lo verá el que la escribe. Tal vez otros cometas…

De todos modos, éste está catalogado como el más peligroso de todos los objetos conocidos que cruzan la órbita terrestre.[13] Este peligro consiste en que cruza la órbita terrestre a unos 60 km/s, de modo que podría impactar contra la Tierra provocando una hecatombe similar a la que acabó con los dinosaurios… sólo que peor todavía, al tener un tamaño estimado de entre doble y triple en radio, probablemente unas 15 veces mayor en masa, y podría desarrollar una potencia de impacto casi 30 veces superior al que el que acabó con la vida de los grandes reptiles. [14]

Sí, definitivamente, mejor que sea otro cometa diferente…[15]

 ¿Y por qué se observan de manera periódica, siempre en la misma época del año? Cuando el cometa se acerca al sol, deja un rastro de partículas que, en presencia del campo gravitatorio solar, también entran en órbita alrededor de la estrella, formando una nube de partículas y polvo llamada enjambre de meteoros. Este conjunto de partículas desprendidas del cometa sigue describiendo una órbita similar a la del cometa progenitor. Cuando la Tierra en su movimiento de traslación cruza algún enjambre de meteoros, se observan las lluvias de meteoros anuales, como las Perseidas (observables cada año durante el mes de agosto) o las Leónidas (visibles en noviembre). [16]

Perseidas, con su radial en Perseo. Imagen de ciencia.nasa.gov

 ¿Por qué las Perseidas parecen proceder de la constelación de Perseo? Cuando la Tierra cruza el enjambre de meteoros que deja a su paso el cometa P109/Swift-Tuttle, la nube de partículas del cometa queda en una orientación relativa a la Tierra que coincide con la dirección en que se encuentra la constelación de Perseo, próxima y al Norte de la más fácilmente reconocible Casiopea. Esta es la razón por la que parecen radiar de esta dirección; por eso, al origen aparente en la esfera celeste del que virtualmente proceden los meteoros se le denomina radial de la lluvia de meteoros. Como parecen radiar de Perseo, se les llamó Perseidas.

Referencias:

[1] https://agrupacionastronomicamagallanes.wordpress.com/2015/06/27/conjuncion-luna-y-saturno-el-29062015/

[2] http://www.elperiodico.com/es/noticias/ciencia/venus-jupiter-pareja-planetas-4313472

[3] http://www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/publico/Perseidas.htm

[4] http://www.astrocantabria.org/?q=estrellas-fugaces

[5] https://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_de_meteoros

[6] https://es.wikipedia.org/wiki/Perseidas

[7] http://lluviadeestrellas.org/calendario-de-lluvia-de-estrellas-2015/

[8] https://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

[9] http://enciclopedia.us.es/index.php/Viento_solar

[10] http://www.iau.org/static/resolutions/IAU2012_English.pdf

[11] https://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

[12] http://www.xatakaciencia.com/astronomia/las-dos-colas-de-un-cometa

[13] http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7449

[14] Verschuur, Gerrit L. (1997). Impact!: the threat of comets and asteroids. Oxford University Press. pp. 256 (ver pp. 116). ISBN 978-0-19-511919-0.

[15] https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Cometas_peri%C3%B3dicos

[16] https://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_de_meteoros

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Ciencia y Docencia
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