Introducción a la observación Astronómica Amateur

Transcripción

1 Introducción a la observación Astronómica Amateur Observatorio Astronómico de La Plata Latitud= Longitud = (POSGAR94) Paseo del Bosque s/n -(B1900FWA) La Plata Buenos Aires - República Argentina Tels.: /4 - Fax: Secretaria de Difusión FCAG difusion@fcaglp.fcaglp.unlp.edu.ar Sitio web del curso:

2 Objetivos del curso: -Brindar herramientas básicas para la observación del cielo. -Dar a conocer los elementos necesarios para la ubicación del observador. -Establecer un primer acercamiento al instrumental astronómico amateur. Metodología y enfoque: Este curso está abocado a dar una introducción a la observación astronómica amateur. Su enfoque es principalmente práctico. Gran parte de las actividades se realizarán al aire libre, en el parque del Observatorio. Cada clase tendrá, en su desarrollo, elementos de los tres objetivos propuestos con la idea de lograr un conocimiento más integrado de los temas. Temática a abordar: *Reconocimiento del cielo a simple vista: Objetos celestes reconocibles, magnitudes y colores, crepúsculos, el Sol, la Luna, los planetas, las constelaciones. Formas de observar. Fotometeoros y otros fenómenos luminosos. *Reconocimiento de objetos de cielo profundo: cúmulos, nebulosas, galaxias. Formas de observación. *Utilización de cartas celestes y referencias: Horizonte, cenit, puntos cardinales, meridiano del lugar, Ecuador y Eclíptica. Movimiento diurno y anual. Consecuencias. Uso de distintas cartas y del software Stellarium. *Manejo y mantenimiento de telescopios e instrumental de observación. Links de interés:

3 Guía de conceptos relacionados con la Observación del Cielo. Horizonte: Llamamos así a la línea imaginaria que separa el cielo de la tierra. Muchas veces, durante el curso, mencionaremos el horizonte como un plano determinado por ésta línea imaginaria, con el observador. Imagen: ejemplo de horizonte llano. Crepúsculo: es la luz residual que vemos en el cielo cuando el Sol no está por encima del horizonte. Se dan dos casos: Crepúsculo matutino: Luz que vemos en el cielo antes que amanezca. Crepúsculo vespertino: es la luz que vemos cuando el Sol ya se ocultó por debajo del horizonte. Esfera celeste: es una representación del cielo, donde nos imaginamos las constelaciones y demás objetos observables, dibujados sobre una gran esfera. Esta idea nos ayuda a entender los movimientos del cielo como un todo y a ubicar los diferentes astros a partir de líneas imaginarias que usamos de referencia a través de las cuales medimos ángulos de posición. Ecuador Celeste: es una línea imaginaria que corresponde a la proyección del Ecuador terrestre sobre la esfera celeste. Polos Celestes: son dos puntos imaginarios que representan a la proyección de los polos terrestres sobre la esfera celeste, es como extender el eje terrestre hasta pinchar la esfera celeste. Estos serían el Polo Norte Celeste y el Polo Sur Celeste que corresponden al Hemisferio Norte Terrestre y al Hemisferio Sur Terrestre respectivamente. Polo elevado: es el Polo Celeste que se encuentra sobre el horizonte del observador. Por ejemplo para los observadores ubicados en el hemisferio sur de la Tierra, tendrán, sobre su horizonte, el Polo Sur Celeste. La elevación (en ángulos) de dicho polo, es la Latitud del lugar del observador. Circumpolar: se llaman así a las estrellas, constelaciones u otros objetos que se observan todo el año sobre el horizonte. Se encuentran en las vecindades del polo elevado y separadas de él por un ángulo igual o menor a la Latitud del lugar. En la imagen, serían circumpolares, los objetos dentro de la línea puteada en rojo.

4 Movimiento diurno: al observar las estrellas a lo largo de la noche vemos que se desplazan de Este a Oeste, girando en torno al Polo Sur Celeste (completando la vuelta en un día). Este movimiento no es propio de las estrellas, sino que es aparente y se debe a la rotación de la Tierra sobre su eje de Oeste a Este. Meridiano del Lugar: es el meridiano (línea imaginaria perpendicular al horizonte) que pasa por el Polo Sur Celeste y el cenit. Su intersección con el horizonte, determina el punto cardinal Norte y el Sur. Puntos cardinales: son cuatro puntos que nos permiten ubicarnos sobre nuestro horizonte, estos son: Norte/Sur: queda definido sobre el horizonte, como la intersección entre éste y el Meridiano del Lugar. Este/Oeste: queda definido sobre el horizonte, como la intersección entre éste y el Ecuador Celeste. Si miramos al Polo Sur Celeste y extendemos una línea vertical hacia el horizonte, encontramos el punto cardinal Sur. Queda entonces, hacia nuestras espaldas, el punto cardinal norte. Si en esa misma posición, abrimos los brazos en forma de cruz, nuestra mano derecha apuntará al punto cardinal Oeste y la izquierda, al punto cardinal Este. Cenit: es el punto que se encuentra justo por encima de la cabeza de cada observador sobre la bóveda celeste. Altura: (respecto del horizonte) se refiere a una medida en ángulos, que tomamos como 0º sobre el horizonte y 90º (altura máxima) en el cenit. Podemos guiarnos con medidas angulares intermedias (aproximadas), usando nuestro propio brazo extendido, de modo que: El puño cerrado, corresponde a 10º La mano abierta, a 20º El ancho del dedo pulgar, a 2º Culminación: es el momento en el que un astro pasa por el Meridiano del Lugar durante su movimiento diurno. Como consecuencia, dicho astro alcanza su máxima altura posible. A simple vista: también suele utilizarse la frase a ojo desnudo cuando nos referimos a todo aquello que observamos con nuestros ojos sin instrumento intermediario.

5 Movimiento anual: Se llama así al movimiento aparente del Sol sobre la esfera celeste a lo largo del año. Este movimiento se debe a la traslación de la Tierra alrededor del Sol. Eclíptica: debido al movimiento anual, vemos que el Sol va describiendo un trazo. Al cabo de un año, ese trazo lo llamamos Eclíptica. Ésta, tiene una inclinación respecto del Ecuador Celeste de ; los recorridos que trazan los planetas, la Luna y demás objetos del sistema solar sobre la esfera celeste, se mantienen cercanos a la eclíptica. Constelaciones: figura imaginaria formada por líneas invisibles que unen las estrellas más brillantes de un sector del cielo. Por convención, la esfera celeste se divide en 88 constelaciones (regiones), con el fin de orientarse en el firmamento. Existen 13 constelaciones que forman una franja sobre la eclíptica, a estas se las llaman Constelaciones Zodiacales. Estas son Aries, Taurus, Gemini, Cancer, Sagittarius, Capricornus, Aquarius, Pisces, Leo, Virgo, Libra, Scorpius y Ophiuchus, y son las únicas a las cuales el sol atraviesa a lo largo del todo el año. Asterismos: llamamos así a las figuras que formamos con estrellas, u otros astros, de distintas o la misma constelación, que nos sirven para ubicar con mayor facilidad ciertas zonas del cielo. Un ejemplo típico es el de la Falsa Cruz, formado por estrellas de la constelación de Carina y de Vela. Carta celeste: son mapas en los que se dibuja el cielo. Figuran en ellas las constelaciones, algunos objetos observables en esa región y líneas imaginarias que nos sirve para ubicarnos. Hay muchos tipos de mapas; en el curso utilizaremos unas como las de la imagen, donde, en la parte inferior está delineado la porción de horizonte correspondiente a cada punto cardinal (en este caso, SUR); las líneas verticales, confluyen en el cenit y por tanto, todo lo que vemos en la carta es lo que corresponde al cielo que estamos observando hacia ese punto cardinal. Como no vemos las mismas constelaciones durante todo el año y tampoco durante el día a la misma hora, en la misma posición en el cielo, dichas cartas serán diferentes para una hora y época dada.

6 Carta buscadora: es la carta que nos sirve de guía para ubicar objetos de cielo profundo (que no se ven a simple vista). Es una porción de cielo ampliada que nos deja ubicar objetos de poco brillo. En la imagen, vemos la carta buscadora de tres objetos (principalmente). Uno es un cúmulo globular, llamado omega Centauri (marcado como un círculo con una cruz en su centro), el otro es una galaxia llamada NGC 5128 o Centaurus A (marcada con un pequeño óvalo) y también, un cúmulo abierto llamado El Joyero (NGC 4755) (marcado con un círculo punteado en la copelación de la Cruz del Sur). Estrellas Variables: son aquellas estrellas que varían de brillo aparente ya sea por procesos evolutivos, propiedades intrínsecas o causas externas como pueden ser eclipses. Satélites Naturales: Son cuerpos celestes que giran alrededor de los planetas que no tienen luz propia y por tanto, sólo los vemos cuando son iluminados por la luz del Sol. Salvo Mercurio y Venus, los demás planetas del sistema solar tienen satélites naturales. La Tierra posee uno llamado Luna. Ésta se encuentra a aproximadamente km de distancia y es nuestra vecina más cercana en el vecindario del Sistema Solar. Fases de la Luna: son momentos en los que, mientras Luna orbita alrededor de la Tierra, se encuentra formando un determinado ángulo respecto de la Tierra y Sol. Desde la Tierra vemos sólo la porción iluminada por el Sol. Si miramos la Tierra desde el polo norte (como en la imagen), tenemos: 1 Luna nueva (en el cielo no vemos la Luna, está sobre el horizonte cuando es de día), 3 Cuarto creciente (desde el hemisferio sur, la vemos en el cielo del atardecer en forma de C ), 4 Luna llena y 5 Cuarto menguante (la vemos de madrugada en forma de D ). La demás, son fases intermedias. Satélites artificiales: son aquellos objetos que orbitan alrededor de la tierra y está fabricados por el hombre. Suelen verse en los cielos nocturnos, a simple vista, como si fuera una estrella que se mueve sobre el fondo de estrellas que permanecen fijas entre sí. El que podamos verlos se debe a que, el objeto, es iluminado por el Sol y refleja hacia el observador la luz del mismo. Cabe destacar dos de este tipo, por su notorio brillo al pasar: ISS: (Estación Espacial Internacional), es un laboratorio espacial en órbita a la Tierra. Debido a su gran tamaño (cuando se termine de construir tendrá una dimensión aproximada a la de un campo de futbol), brilla como el segundo objeto mas brillante de la noche después de la Luna.

7 Flash Iridium: se llama así al brillante destello producido por el reflejo la luz solar sobre las antenas (de 188x86cm con un gran poder reflectante) que poseen dichos satélites Iridium. Suelen durar algunos segundos. Sistema Solar: Conjunto de cuerpos celestes que están ligados gravitatoriamente a Sol. Planeta: del griego errante, es un cuerpo celeste que (a) está en órbita alrededor del Sol (en el caso del sistema solar), (b) tiene suficiente masa para que su propia gravedad haga que su forma sea prácticamente una esfera, (c) ha limpiado (gracias a su fuerza de gravedad) la vecindad de su órbita. Observación de los planetas: A simple vista: desde la antigüedad se conocen los 5 planetas que se ven a ojo desnudo: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Lucen como estrellas en el cielo, pero, si se observan a lo largo de los días, se ve que describen cierto movimiento respecto al fondo de estrellas que permanecen fijas entre sí. Esto se debe a que las distancias que nos separan de estos, son mucho menores comparada con la de las estrellas y por ende, su movimiento alrededor del Sol, queda evidenciado de esa forma. Una forma aproximada de reconocerlos a simple vista se da si miramos detenidamente y comparamos, dependiendo las condiciones atmosféricas y la altura a la que se observan, vemos que las estrellas titilan y los planetas no. Tanto Mercurio como Venus, que están más cerca del Sol que la Tierra, no se apartan un ángulo grande del Sol y por ello, nunca tendremos la oportunidad de observarlos a la media noche como al resto de los planetas. Por telescopio: gracias a este instrumento se conocieron los demás planetas: Urano y Neptuno, como también cuerpos menores del sistema solar. Cuando se los observa a través de uno, se evidencia la forma circular de los mismos y hasta algunos detalles de la superficie visible.

8 Lucero: se le da este nombre al planeta Venus ya que por ser el segundo objeto más brillante del firmamento (primero es la Luna), es el último objeto visible al amanecer (Lucero del Alba) o el primero al atardecer (Lucero Vespertino). Magnitud: (o magnitud aparente) es una cantidad numérica que le asignamos al brillo aparente de una estrella, decrece hacia los números mayores. Por ejemplo una estrella de magnitud -1 es más brillante que una de magnitud +3. Las 25 estrellas más brillantes del cielo (

9 Instrumentos ópticos: son sensibles a la luz visible donde la imagen es detectada por el ojo humano. Ojo humano: Órgano sensible a la luz visible. Transforma la energía lumínica en señales eléctricas que son enviadas al cerebro a través del nervio óptico. Ocular: Del latín oculus ojo, es un tipo de lente usada en instrumentos ópticos que se antepone al ojo del observador para ampliar la imagen del objeto que se está observando. Binocular: Instrumento óptico usado para ampliar la imagen de los objetos distantes observados.

10 También llamados prismáticos ya que su funcionamiento no solo depende de lentes, sino también de prismas. Telescopio: Instrumento óptico que sirve para observar objetos lejanos con mayor resolución, aumento y brillo que a simple vista. Tipos de telescopios: Refractor: Telescopio que funciona con lentes. Se puede decir que refracta la luz, desvía el haz de luz hacia un punto, el foco. Reflector: Telescopio que funciona con espejos. Se puede decir que refleja la luz. La diferencia entre estos dos es la ubicación del ocular. Catadrióptico: Telescopio que funciona con una combinación de espejos y lentes. Montura: no solo es donde se apoya el telescopio, sino que le da un tipo de movimiento en específico para movernos en la esfera celeste. Hay dos tipos principales, Ecuatorial y Azimutal, luego hay variaciones de los mismos. Calar: acción de ubicar un objeto astronómico a través de un telescopio. Diámetro: Apertura del instrumento por donde entra la luz, cuanto mayor es el diámetro, mayor es su sensibilidad a la luz. Distancia focal: Distancia que necesita el espejo o la lente para concentrar la luz en un punto. Razón focal: es un coeficiente que resulta de dividir la distancia focal por el diámetro del telescopio. Mientras menor sea, más luminoso es el instrumento, es decir, puedo ver objetos más tenues. Aumentos: Son las veces que el telescopio puede acercar un objeto. Resulta de dividir la distancia focal del telescopio por la distancia focal del ocular.

11 Aumento límite: Es el aumento máximo (o mínimo) que el instrumento puede soportar sin perder el foco de la imagen. Máximo: Diámetro del telescopio x 2,4. Mínimo: Diámetro del telescopio x 0,15. Magnitud: Medida de brillo de un astro. Mientras más negativa, más brillante es el objeto. Ejemplos: Sol -27, Luna Llena -13, Venus -4, Sirio -1.5, magnitud límite para el ojo humano +6 y para el telescopio espacial Hubble +30 Magnitud límite: Hasta qué magnitud puedo observar con mi telescopio en condiciones ideales. Viene dada por una fórmula matematica: Mag.límite= 7,5 + 5 x Log (Diámetro en mm) Galileo Galilei: Fue astrónomo, filósofo, matemático y físico nacido en 1564 en Pisa, Italia. Estuvo relacionado con la revolución científica del Renacimiento. Fue el primero en apuntar un telescopio al cielo y el primero en hacer observaciones astronómicas de Júpiter y sus lunas (de ahí que tenemos las cuatro lunas Galileanas, Io, Ganímedes, Europa y Calisto). También hizo observaciones sobre las fases lunares y las manchas solares.

12 Cielo profundo: es un término astronómico utilizado para referirse a los objetos astronómicos más débilmente visibles. Se requiere del uso de instrumentos ópticos para verlos y/o observar detalles. El término suele utilizarse en astronomía amateur cuando se habla de los objetos celestes que no son del Sistema Solar (como los planetas, cometas y asteroides), ni estrellas individuales o sistemas de estrellas múltiples. Normalmente, esos objetos no son visibles a simple vista, pero los más brillantes pueden verse con un pequeño telescopio o incluso con unos binoculares potentes. Por lo general estos objetos aparecen registrados en diferentes catálogos astronómicos como el catálogo Messier o el NGC (New General Catalogue). El telescopio que ha realizado observaciones de objetos a mayor distancia de la Tierra es el Telescopio espacial Hubble y una de sus imágenes más famosas es conocida como campo Profundo del Hubble. Año Luz: Es una unidad de distancia. Es la distancia recorrida por la Luz, a una velocidad de km/s, en el lapso de un año. Cada año luz equivale a km. Tipos de objetos del espacio profundo: Cúmulos de estrellas (abiertos y globulares). Nebulosas (de emisión, de reflexión, oscuras, planetarias). Galaxias. Cuásares. Cúmulo estelar: es un grupo de estrellas atraídas entre sí por su gravedad mutua. La clasificación tradicional incluye dos tipos de cúmulos estelares: cúmulos globulares y cúmulos abiertos (o galácticos). Cúmulo globular (CG): es un tipo de cúmulo que consiste en agrupaciones estelares que van desde las miles de estrellas hasta las millones. Contienen estrellas viejas que le dan su típico color dorado, sólo visible por medio de la fotografía en color. Su morfología se corresponde con su nombre ya que las estrellas se distribuyen de forma esférica, con un núcleo de mayor densidad. Ejemplos: (de izquierda a derecha) M80, Omega Centauri (Uno de los C.G mas masivos de la Via Lactea. Se encuentra a unos años luz de distancia y lo componen alrededor de 10 millones de estrellas.) y 47 Tucanae (compuesto por alrededor de 5 millones de estrellas y se encuentra a unos anos luz de nosotros).

13 Cúmulo abierto (CA): son grupos de estrellas ligadas entre sí por la acción de la fuerza gravitatoria, sin estructura y en general asimétricos que se encuentran en el disco de nuestra galaxia. Las poblaciones van de las decenas a pocas miles. Contienen estrellas jóvenes, masivas y muy calientes. Se encuentran repartidos en espacios del orden de la treintena de años luz y se van disgregando lentamente. Solamente se observan cúmulos abiertos en galaxias espirales e irregulares, debido a que en ellas la formación estelar es más activa. Ejemplos: (de izquierda a derecha) M11 (puede observarse su estructura poco densa, formada por estrellas jóvenes y brillantes), Pleyades (es observable a simple vista. En el hemisferio sur lo podemos distinguir cerca de la constelación de Tauro. También conocida en la cultura hispana como los 7 cabritos), El joyero (se pueden distinguir estrellas con diferentes colores. Se la puede ubicar cerca de la estrella Beta Crucis, e la Cruz del Sur). Nebulosas: son regiones del medio interestelar constituidas por gases (principalmente hidrógeno y helio) y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico. Tienen una importancia cosmológica notable porque muchas de ellas son los lugares en donde nacen las estrellas. En otras ocasiones se trata de los restos de estrellas ya extintas o en extinción. Nebulosas brillantes: Se dividen en dos: Nebulosas de emisión: es una nebulosa que emite a causa de la ionización el gas que la compone. La radiación proviniente de una o varias estrellas cercanas calientes, produce dicha ionización. Entre estas nebulosas pueden citarse las regiones de HII (grandes extensiones asociadas a la formación estelar), o las nebulosas planetarias (en torno de una enana blanca caliente, etapa final de una estrella no masiva). Imagen: Nebulosa de Orión M42 (a unos años luz del Sol). Nebulosas de reflexión: como su propio nombre lo indica, es una nube gas (en su mayoría hidrógeno) y polvo que refleja la energía procedente de una o más estrellas cercanas. Esta energía es

14 insuficiente para ionizar el gas, pero sí alcanza para que la dispersión de la luz pueda revelarlo. A menudo las nebulosas de reflexión y las de emisión aparecen juntas; un ejemplo clásico es M42 en Orión. Contienen también elementos más pesados como oxígeno, silicio y carbono. Son usualmente azules porque la dispersión es más eficiente para la luz azul que para la roja (es la misma razón que explica el color del cielo). Un ejemplo de este tipo de nebulosas lo constituye la que rodea al cúmulo abierto Pléyades (M45), en Taurus. En la imagen, vemos la nebulosa de reflexión conocida como ave fenix o fenix bird, catalogada como IC Nebulosa oscura: es una acumulación de gas y polvo interestelar no relacionada con ninguna estrella o alejada de éstas, de tal forma que no recibe su energía, por lo que su presencia sólo es advertida por contraste con un fondo estelar poblado más alejado que la nebulosa. Son las causantes de que en la periferia de la nebulosa las estrellas que se localizan por detrás de ella aparezcan atenuadas y enrojecidas a causa de la absorción de parte de la luz por el material de la nube. Se puede apreciar cómo en una noche oscura y sin Luna la Via Lactea se encuentra interrumpida por secciones oscuras, parecidas a manchas en el cielo. Esto es producto de las nubes oscuras que se interponen entre el Sol y parte de nuestra Galaxia. Este tipo de nubes también fueron encontradas en otras galaxias y cúmulos globulares. Algunas de las de nuestra Galaxia son perfectamente distinguibles, como la conocida Saco de carbono al este de la constelación de la Cruz del Sur, donde se aprecia claramente una zona relativamente despoblada de estrellas. Otro ejemplo conocido es la famosa Cabeza de caballo, una nebulosa alcanzable a telescopios medianos y ubicada en las cercanías del Cinturon de Orion. Además, en estas nebulosas, también se detecta actividad estelar. Nebulosa planetaria: es una nebulosa de emisión consistente en una envoltura brillante en expansión de plasma y gas ionizado, expulsada paulatinamente durante una etapa de su evolución. Las nebulosas planetarias son objetos de gran importancia en astronomía debido a que desempeñan un papel crucial en la evolucion química de las galaxias. Devuelven al medio

15 interestelar elementos mas complejos que el Hidrógeno y el Helio, como carbono, nitrógeno, oxígeno y calcio. La imagen muestra la Nebulosa Ojo de Gato en falso color (visible y rayos X) tomada por el Telescopio espacial Hubble. Galaxias: son grandes estructuras formadas por estrellas, cúmulos de estrellas, nubes de gas, planetas y polvo cósmico. Existen distintos tipos de galaxias. Se clasifican según su morfología visual. Podemos encontrar: Galaxias Elipticas: su forma es ovalada; como lo indica su nombre, tiene el perfil luminoso de una elipse. Ejemplo: M32. Galaxias espirales: tienen forma espiralada con estructura de brazos curvos envueltos en polvo y gas. Ejemplo: M74. Podemos destacar 2 subtipos: las Leticulares (sin brazos notorios), Espirales Barradas (presentan una barra que atraviesa el núcleo, como se observa en NGC1300). Galaxias irregulares: no presentan una estructura regular distinguible. Algunas son el resultado de perturbaciones provocadas por la atracción gravitacional de galaxias vecinas. Un ejemplo típico de éstas son las galaxias satélite de la Vía Láctea: las Nubes de Magallanes. Imagen a izquierda: Nube Mayor de Magallanes.

16 Centaurus A M74 NGC1300 M32 Vía Láctea: Es la galaxia espiralada barrada donde se encuentra el Sistema Solar. Se observa en el cielo nocturno como una franja blancuzca (de ahí su nombre) donde se concentran la mayor cantidad de estrellas observables en la noche. Su estructura presenta tres características en particular: - Disco: compuesto principalmente por estrellas jóvenes. Es la región donde se dan los procesos de formación estelar por ello podemos encontrar cúmulos abiertos. - Halo: estructura en forma de esfera que envuelve a la galaxia. Contiene estrellas muy viejas. Aquí se encuentran los cúmulos globulares. - Bulbo: es la zona con mayor densidad de estrellas y se encuentra rodeando al núcleo. Tiene forma de esfera achatada. Se cree que en nuestro centro galáctico hay un gran agujero negro cuya detección fue posible a través de la observación de un grupo de estrellas que giraban en torno a un punto oscuro.

17 Cuásar: (o quásar) es una fuente de energía electromagnética, que incluye radiofrecuencias y luz visible. Estos objetos están extremadamente lejos pero son extremadamente luminosos permitiéndose su visión a pesar de su distancia, y muy compactos, que sería la causa de los cambios rápidos en la magnitud de brillo. Se cree que son núcleos activos de galaxias jóvenes en formación.